JP2016161940A - 封鎖された構造化有機膜組成物を含む画像形成部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体寿命を増す化学的および機械的に堅牢な材料である構造化有機膜(SOF)にさらに添加剤を加えモルフォロジ特性を改善した画像形成部材を提供する。【解決手段】構造化有機膜(SOF)を含む画像形成部材の外側層であって、構造化有機膜が共有結合有機骨格として配置された複数のセグメントおよび複数のリンカーを含み、構造化有機膜がフッ素化セグメントおよび正孔輸送材料を含む封鎖形成単位をさらに含む、画像形成部材の外側層である。【選択図】なし

Description

今開示される実施形態は、一般に共有結合有機骨格(COF)として配置された複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む、封鎖形成単位を含む構造化有機膜(SOF)に関する。特定の実施形態において、SOFはフッ素化セグメントを含み、封鎖形成単位は正孔輸送分子である。本実施形態において、SOFは画像形成部材の外側層の形成のために使用される。
ゼログラフィー、電子写真式画像形成または静電複写式画像形成としても知られる電子写真において、導電層上に光導電絶縁層を含有する電子写真式プレート、ドラム、ベルトなど(画像形成部材または感光体)の表面は、まず、一様に静電的に帯電される。次いで、画像形成部材は、光などの活性化する電磁放射のパターンに曝露される。この放射は、光導電絶縁層の照射領域の電荷を選択的に放散させるとともに、非照射領域に静電潜像を残す。次いで、この静電潜像は、微細分割された検電標識粒子を光導電絶縁層の表面に堆積することにより、現像されて可視画像を形成することができる。次いで、結果として得られた可視画像を画像形成部材から直接または間接的に(例えば転写部材または他の部材によって)透明シートまたは紙などの印刷基材に転写することができる。画像形成プロセスは、再使用可能な画像形成部材を用いて多数回繰り返すことができる。
優れたトナー像は多層ベルトまたはドラム感光体を用いて得ることができるが、より先進的でより高速の電子写真式複写機、複製機および印刷機が開発されるにつれ、印刷品質に対する要求が高まっていることが分かる。画像の帯電とバイアス電位の微妙な釣合、ならびにトナーおよび/または現像剤の特性が維持されなければならない。このことが、感光体製作の品質、ひいては製作歩留りに追加的な制約をもたらす。
画像形成部材は、一般に、露光された帯電輸送層またはその代替の最上層を機械的摩擦、化学的攻撃および熱にさらす電子写真サイクルに繰り返し曝露される。この反復サイクルは、露光された電荷輸送層の機械的および電気的特性の劣化を徐々に引き起こす。長期使用する間の物理的および機械的な損傷、特に、表面引掻欠陥の形成は、ベルト感光体の故障の主な原因の一つである。したがって、感光体の機械的堅牢性を改善すること、特にその引掻耐性を上げ、それによって耐用年数を延長することが望ましい。さらに、画像ゴースト、背景陰影などが印刷物で極小化されるように、光衝撃に対する耐性を上げることが望ましい。
保護オーバーコート層の設置は、感光体の耐用年数を延長する従来からの手段である。従来から、例えば、ポリマーの抗引掻および抗亀裂オーバーコート層が、感光体の寿命を延長する堅牢なオーバーコート設計として利用されている。しかし、従来のオーバーコート層調合物は印刷物でゴーストおよび背景陰影を見せる。光学衝撃耐性の改善は、より安定な画像形成部材を与え、改善された印刷品質を結果としてもたらす。
画像形成部材の形成のために取られた様々な手法にもかかわらず、改善された画像形成性能およびより長い使用寿命を与え、ヒトおよび環境衛生のリスクなどを減少させる画像形成部材設計の改善に対する必要性が残されている。
本明細書において記載される封鎖された「構造化有機膜」(SOF)は、従来の感光体材料より多くの優れた特性を示し、ゼログラフィープロセスによって引き起こされる化学的劣化経路の阻止により、感光体寿命を増す化学的および機械的に堅牢な材料である。さらに、SOFのモルフォロジ特性を改善するために、所望の特性を有するようにSOFを調整することにより、添加剤が加えられてもよい。
実施形態において、巨視的レベルで膜である共有結合有機骨格として配置された、複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む構造化有機膜が提供される。
実施形態において、画像形成部材であって、基材;電荷発生層;電荷輸送層;および任意選択のオーバーコート層を含み、前記画像形成部材の最外層は、共有結合有機骨格(COF)として配置された複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで、前記SOFは封鎖形成単位を含み、さらにここで、前記封鎖形成単位は正孔輸送分子を含む画像形成部材が提供される。
さらなる実施形態において、画像形成部材であって、基材;電荷発生層;電荷輸送層;および任意選択のオーバーコート層を含み、ここで、前記画像形成部材の最外層は、共有結合有機骨格(COF)として配置された、少なくとも第1のフッ素化セグメントおよび複数のリンカーを含む複数のセグメントを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで、前記SOFは、正孔輸送分子である封鎖形成単位をさらに含み、さらにここで、封鎖形成単位装填率は前記SOFの合計重量の5重量%を超える画像形成部材が提供される。
なお他の実施形態において、ゼログラフィー装置であって、画像形成部材であり、前記画像形成部材の最外層が、共有結合有機骨格(COF)として配置された複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで前記SOFは封鎖形成単位を含み、さらにここで、前記封鎖形成単位は正孔輸送分子を含む画像形成部材と;前記画像形成部材に静電荷を与える帯電ユニットと;前記画像形成部材に静電潜像を作る露光ユニットと;前記画像形成部材に画像を作る画像材料送達ユニットと;前記画像形成部材から画像を転写する転写ユニットと;任意選択の浄化ユニットとを含むゼログラフィー装置が提供される。
以下の記載が進むにつれて、また、例証となる実施形態を表す以下の図を参照すれば、本開示の他の態様が明らかになるであろう。
通常のSOFと封鎖SOFの間の差を説明する。左側:通常のSOF網目の表現;右側:網目中の割り込みおよび共有結合で連結した封鎖形成基(丸)を説明する封鎖SOFの表現。 本開示のSOFを組み込んだ例示の感光体の単純化した側面図を表す。 本開示のSOFを組み込んだ第2の例示の感光体の単純化した側面図を表す。 本開示のSOFを組み込んだ第3の例示の感光体の単純化した側面図を表す。 本開示による正孔輸送分子封鎖形成単位を有するフッ素化SOFの形成を説明する単純化した図解を表す。
特に明記しなければ、異なる図の同じ参照番号は同じまたは類似した特徴を指す。
「構造化有機膜」(SOF)とは、巨視的レベルで膜であるCOFを指す。本開示の画像形成部材は、SOFへ付加される封鎖形成単位または基を場合によって有してもよい複合SOFを含む。
本明細書および以下の請求項において、「a」、「an」および「the」などの単数形は、その内容が明確に他に指示しない限り、複数形を含む。
用語「SOF」は、一般に巨視的レベルで膜である、共有結合有機骨格(COF)を指す。語句「巨視的レベル」は、例えば、本SOFの肉眼的見方を指す。COFは「微視的レベル」または「分子レベル」(強力な拡大装置の使用を必要とする、または、散乱法を使用して評価されるような)で網目であるが、膜が、例えば、微視的レベルのCOF網目より範囲が大きな桁であるので、本SOFは「巨視的レベル」で根本的に異なる。本明細書に記載されるSOFは、先に合成された典型的なCOFと非常に異なる巨視的モルフォロジを有する。
さらに、封鎖形成単位がSOFへ導入される場合、封鎖形成単位が存在するSOF骨格は局所的に「割り込まれる」。これらのSOF組成物は、封鎖形成単位が存在するとき異種分子がSOF骨格に結合されるので「共有結合でドープされている」。封鎖SOF組成物は、構成体の構成要素を変化させずにSOFの特性を変えることができる。例えば、SOF骨格が割り込まれた封鎖SOFの機械的および物理的性質は、未封鎖SOFのそれと異なってもよい。
本開示のSOFは、巨視的レベルで、より大きな長さ規模、例えば1ミリメートルよりはるかに大きな長さから1メートルなどの、理論上は何百メートルもの長さにわたって伸びることができる連続的な有機共有結合骨格を有する、実質的にピンホールのないSOF、またはピンホールのないSOFであってもよい。また、SOFが、通常、SOFの2つの次元が第3の次元よりはるかに大きくなる場合に大きなアスペクト比を有する傾向があることは理解されよう。SOFは、COF粒子の集合体より著しく少数の巨視的な縁および切り離された外表面を有する。
実施形態において、「実質的にピンホールのないSOF」または「ピンホールのないSOF」は、下方の基材の表面に堆積された反応混合物から形成されてもよい。用語「実質的にピンホールのないSOF」は、例えば、それが形成された下方の基材から除去されてもされなくてもよく、平方cm当たり2つの隣接セグメントコア間の距離を超えるピンホール、孔または隙間が実質的にない;例えば、cm当たり約250ナノメートルを超える直径のピンホール、孔または隙間が10個未満である、またはcm当たり約100ナノメートルを超える直径のピンホール、孔または隙間が5個未満であるSOFを指す。用語「ピンホールのないSOF」は、例えば、それが形成された下方の基材から除去されてもされなくてもよく、ミクロン当たり2つの隣接セグメントコア間の距離を超えるピンホール、孔または隙間がない、例えば、ミクロン当たり約500オングストロームを超える直径のピンホール、孔または隙間がない、またはミクロン当たり約250オングストロームを超える直径のピンホール、孔または隙間がない、またはミクロン当たり約100オングストロームを超える直径のピンホール、孔または隙間がないSOFを指す。
実施形態において、SOFは、水素、酸素、窒素、ケイ素、リン、セレン、フッ素、ホウ素および硫黄からなる群から選択される少なくとも1個の原子などの、炭素でない元素の少なくとも1個の原子を含む。さらなる実施形態において、SOFは、ボロキシン、ボラジン、ボロシリケートおよびボロン酸エステルを含まないSOFである。
用語「フッ素化SOF」は、例えば、1つまたは複数のセグメント型またはリンカー型のSOFに共有結合したフッ素原子を含むSOFを指す。本開示のフッ素化SOFは、SOFの骨格に共有結合していないフッ素化分子をさらに含んでもよいが、フッ素化SOF組成物中にランダムに分布する(すなわち複合フッ素化SOF)。しかし、1つまたは複数のセグメント型またはリンカー型のSOFに共有結合で結合したフッ素原子を含まず、単に、SOFの1つまたは複数のセグメントまたはリンカーに共有結合していないフッ素化分子を含むSOFは、複合SOFであり、フッ素化SOFではない。
本開示のSOF組成物中のフッ素含有率の設計および調整は単刀直入であり、カスタムポリマーの合成を必要とせず、ブレンド/分散処置も必要としない。さらに、本開示のSOF組成物は、フッ素含有率が一様に分散し、分子レベルでパターン化されたSOF組成物であってもよい。本開示のSOF中のフッ素含有率は、SOF合成のために使用される分子構成要素を変化させることにより、または用いられるフッ素構成要素の量を変化させることにより調節されてもよい。
実施形態において、フッ素化SOFは、分子構成要素セグメントの少なくとも1つがフッ素原子を含む、1つまたは複数の適切な分子構成要素の反応によって製造されてもよい。
分子構成要素
本開示のSOFは、セグメント(S)および官能基(Fg)を有する分子構成要素を含む。分子構成要素は、少なくとも2個の官能基(x≧2)を必要とし、単一の型または2以上の型の官能基を含んでもよい。官能基は、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する、分子構成要素の反応性化学部分である。セグメントは、官能基を支持し、官能基と関係していない原子をすべて含む分子の構成要素の一部である。さらに、分子構成要素セグメントの組成は、SOF形成後も変わらない。
官能基
官能基は、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与し得る、分子構成要素の反応性化学部分である。官能基は単一の原子で構成されていてもよく、または、官能基は複数の原子で構成されていてもよい。官能基の原子組成は、通常、化合物中の反応性部分と関連した組成である。官能基の非限定的な例には、ハロゲン、アルコール、エーテル、ケトン、カルボン酸、エステル、カルボナート、アミン、アミド、イミン、ウレア、アルデヒド、イソシアナート、トシラート、アルケン、アルキンなどが含まれる。
分子構成要素は、複数の化学部分を含むが、これらの化学部分の部分集合のみがSOF形成プロセス中の官能基となるように意図される。化学部分が官能基と考えられるかどうかは、SOF形成プロセスに選択される反応条件に依存する。官能基(Fg)は、反応性部分、すなわちSOF形成プロセス中の官能基である化学部分を示す。
SOF形成プロセスにおいて、官能基の組成は、原子の喪失、原子の獲得、または原子の喪失と獲得の両方によって変わり;または官能基がすべて失われることもある。SOFにおいて、先に官能基と関係した原子は、セグメントと一緒に結合する化学部分であるリンカー基と関係するようになる。官能基は特徴的な化学現象を有し、当業者は、通常、本分子構成要素において官能基(複数可)を構成する原子(複数可)を認識することができる。分子構成要素官能基の一部として特定される原子または原子の組分けが、SOFのリンカー基中で保持されてもよいことは留意されなければならない。リンカー基は以下に記載される。
封鎖形成単位
本開示の封鎖形成単位は、SOF中に通常存在する共有結合した構成要素の規則的な網目に「割り込む」分子である。SOFと封鎖SOFの間の差は図1に説明される。封鎖SOF組成物は、導入される封鎖形成単位の型および量によって特性を変えることができる調整可能な材料である。封鎖形成単位は、単一の型または複数の型の官能基および/または化学部分を含んでもよい。
実施形態において、封鎖形成単位は、(膜形成後)結局SOFになるSOF調合物へ加えられる分子構成要素のいずれの構造とも無関係な構造を有する。
実施形態において、封鎖形成単位は、SOF調合物に加えられる分子構成要素(米国特許出願第12/716,524号明細書;第12/716,449号明細書;第12/716,706号明細書;第12/716,324号明細書;第12/716,686号明細書;第12/716,571号明細書および第12/815,688号明細書に詳述されているSOFの分子構成要素など)の1つの構造に実質的に対応する構造を有するが、しかし構成要素に存在する官能基の1つまたは複数は、欠けているか、またはSOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応(初めに存在する構成要素の官能基(複数可)との)に関与しない異なる化学部分または官能基と置き換えられているかのどちらかである。
実施形態において、封鎖形成単位分子はモノ官能化されていてもよい。例えば、実施形態において、封鎖形成単位は、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する(上記のような)単一の適切または相補的な官能基のみを含んでよく、それにより、さらに隣接するどの分子構成要素にも橋架けできない(追加のSOFが封鎖SOF基底層の上に形成され多層SOFは形成される場合などに、適切または相補的な官能基を有する構成要素が加えられるまで)。
そのような封鎖形成単位がSOF被膜調合物へ導入される場合、硬化の際に、SOF骨格中の割り込みが導入される。したがって、SOF骨格中の割り込みは、封鎖形成単位の単一の適切または相補的な官能基が、分子構成要素と反応し、SOF骨格の伸張を局所的に停止(または封鎖)し、SOF中に通常存在する共有結合構成要素の規則的な網目に割り込む部位である。SOF骨格へ導入された封鎖形成単位(または構造もしくは封鎖形成単位)の型は、SOFの特性を調整するために使用されてもよい。
実施形態において、封鎖形成単位分子は複数の化学部分または官能基を含んでもよい。例えば、(膜形成後)、結局SOF中に結合されることになるSOF被膜調合物は、少なくとも2以上の化学部分もしくは官能基(2、3、4、5もしくは6以上の化学部分もしくは官能基など)を有する封鎖形成単位を含んでもよく、ここで、官能基のただ一つが、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する(上記のような)適切または相補的な官能基である。分子構成要素に存在する様々な他の化学部分または官能基は、SOF形成プロセス中に初めに存在するセグメントを一緒に連結する特定の化学反応に関与するには適切でも相補的でもなく、そのため、さらに隣接する分子構成要素に橋架けできない化学部分または官能基である。しかし、SOFが形成された後、そのような化学部分および/または官能基は、(以下に論じる絡み合い官能基と同様の)追加成分とのさらなる反応に利用可能であり得、それにより形成されたSOFの諸特性のさらなる洗練化および調整、または多層SOFの形成に様々な他のSOF層の化学的結合が可能になる。
実施形態において、分子構成要素は、x個の官能基(ここで、xは3以上である)を有してよく、封鎖形成単位分子は、(上記のような)適切または相補的な官能基であり、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する、x−1個の官能基を有する封鎖形成単位分子を含んでもよい。例えば、xは、トリス−(4−ヒドロキシメチル)トリフェニルアミン(上記)では3であり、xは、下記の構成要素、N,N,N’,N’−テトラキス−[(4−ヒドロキシメチル)フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミンでは4である。
Figure 2016161940
適切または相補的な官能基(上記のような)であり、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する、x−1個の官能基を有する封鎖形成単位分子は、適切または相補的な官能基(上記のような)であり、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与する、2個の官能基(トリス−(4−ヒドロキシメチル)トリフェニルアミンなどの分子構成要素では)、および3個の官能基(N,N,N’,N’−テトラキス−[(4−ヒドロキシメチル)フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミンでは)を有する。存在する他の官能基は、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する特定の化学反応に関与するには適切でも相補的でもなく、そのため、隣接する分子構成要素に橋架けできない化学部分または官能基であってもよい。しかし、SOFが形成された後、そのような官能基は追加成分とのさらなる反応に利用可能であり得、それにより形成されたSOFの諸特性のさらなる洗練化および調整が可能になる。
実施形態において、封鎖形成単位は、封鎖形成単位の構造が変化する、第1の封鎖形成単位、第2の封鎖形成単位、第3の封鎖形成単位、第4の封鎖形成単位などの任意の組み合わせなどの、封鎖形成単位の混合物を含んでもよい。実施形態において、封鎖形成単位もしくは複数の封鎖形成単位の組み合わせの構造は、SOFの化学的および物理的性質を高めるもしくは減ずるために選択されてもよく;または、SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する化学反応に関与するには適切でも相補的でもない化学部分もしくは官能基(複数可)の同一性が、封鎖形成単位の混合物を形成するために変えられてもよい。それにより、SOF骨格へ導入される封鎖形成単位の型は、SOFの所望の性質を導入または調整するために選択されてもよい。
本実施形態において、封鎖形成単位は、電荷輸送層に関係する、さらに以下に論じるような1種もしくは複数の正孔輸送分子または材料を含む。特に、例証となる電荷輸送材料は、例えばアントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環式芳香環、またはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールおよびヒドラゾン化合物などの窒素含有ヘテロ環を主鎖または側鎖に有する化合物から選択される正孔輸送材料を含む。典型的な正孔輸送材料には、カルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;1,4−ブロモピレン;ポリ(N−ビニルカルバゾール);ポリ(ビニルピレン);ポリ(ビニルテトラフェン);ポリ(ビニルテトラセン)およびポリ(ビニルペリレン)などの電子供与体材料が含まれる。適切な電子輸送材料は、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリジン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;およびブチルカルボニルフルオレンマロノニトリルなどの電子受容体を含む。米国特許第4,921,769号明細書参照。他の正孔輸送材料は、米国特許第4,265,990号明細書に記載されているアルキルが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルの基などからなる群から選択されるN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(アルキルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミンなどのアリールアミンを含む。他の公知の電荷輸送層分子は、例えば米国特許第4,921,773号明細書および第4,464,450号明細書を参照して選択されてもよい。
SOFの形成中に過剰の正孔輸送分子を組み込むことによって、正孔輸送分子封鎖形成単位は、分子構成要素(そこからリンカーは現われる)の50%を超える利用可能な官能基に結合することができた。封鎖形成単位のこれらの割り込みを組み込むことによって、画像形成部材を用いて製造された印刷物の画像品質は予想外に改善した。封鎖形成単位はSOF網目に架橋する量を減少させるが、正孔輸送分子の存在は、改善する電荷易動度によるゼログラフィーサイクル中に増え、電荷捕捉が防止された。SOF層を通る電荷易動度の増加が、ゴースト現象を軽減したことが示された。
セグメント
セグメントは、官能基を支持し、官能基に関係しない原子をすべて含む分子構成要素の一部である。さらに、分子構成要素セグメントの組成は、SOF形成後変わらない。実施形態において、SOFは第2のセグメントと同一または異なる構造を有する第1のセグメントを含んでもよい。他の実施形態において、第1および/または第2のセグメントの構造は、第3のセグメント、第4のセグメント、第5のセグメントなどと同じでも異なっていてもよい。セグメントはまた、傾斜特性を与えることができる分子構成要素の一部である。傾斜特性は、実施形態において後ほど記載される。
特定の実施形態において、SOFのセグメントは、水素、酸素、窒素、ケイ素、リン、セレン、フッ素、ホウ素および硫黄からなる群から選択される少なくとも1個の原子などの、炭素でない元素の少なくとも1個の原子を含む。
SOF用の分子構成要素として役立ち得る、様々な例示の分子構成要素、リンカー、SOF型、例示の化学構造を有する特定のSOF型を合成する戦略、対称要素が略述される構成要素、例示の分子物質の種類、および各種類の部材の例の記載は、「構造化有機膜」、「官能基を加えた構造化有機膜」、「構造化有機膜を調製する混合溶媒プロセス」、「複合体構造化有機膜」、「予備SOFによって構造化有機膜(SOF)を調製するプロセス」、「構造化有機膜を含む電子デバイス」と題する、米国特許出願第12/716,524号明細書;第12/716,449号明細書;第12/716,706号明細書;第12/716,324号明細書;第12/716,686号明細書;第12/716,571号明細書に詳述されている。
リンカー
リンカーは、分子構成要素および/または封鎖形成単位上に存在する官能基間の化学反応時にSOF中に現われる化学部分である。
リンカーは、共有結合、単一の原子、または共有結合した原子の群を含んでもよい。前者は、共有結合リンカーとして定義され、例えば、単共有結合または二重共有結合であってもよく、組まれた構成要素すべての官能基がすべて失われたとき、現われる。後者のリンカー型は化学部分リンカーとして定義され、単共有結合、二重共有結合、または両者の組み合わせによって一緒に結合した1個または複数の原子を含んでもよい。連結基に含まれる原子は、SOF形成プロセスの前に分子構成要素の官能基中に存在する原子を起源とする。化学部分リンカーは、周知の化学基、例えば、エステル、ケトン、アミド、イミン、エーテル、ウレタン、カルボナートなど、またはその誘導体であってもよい。
例えば、2個のヒドロキシル(−OH)官能基が酸素原子を介してSOF中のセグメントと接続するために使用される場合、リンカーはエーテルリンカーとしても記載されてよい酸素原子である。実施形態において、SOFは、第2のリンカーと同一または異なる構造を有する第1のリンカーを含んでもよい。他の実施形態において、第1および/または第2のリンカーの構造は、第3のリンカーなどと同じでも異なっていてもよい。
一般的なSOF骨格が十分に維持される限り、封鎖形成単位は任意の所望量でSOF中に結合されてもよい。例えば、実施形態において、封鎖形成単位はすべてのリンカーの少なくとも0.1%、しかしSOF中に存在するすべてのリンカーの約40%以下、例えば約0.5%〜約30%または約2%〜約20%に結合されていてもよい。封鎖形成単位が分子構成要素(それからリンカーは現われる)の50%を超える利用可能な官能基に結合する場合、封鎖形成単位で完全に封鎖されたオリゴマー、線状ポリマーおよび分子構成要素が主にSOFの代わりに形成してもよい。
特定の実施形態において、リンカーは、水素、酸素、窒素、ケイ素、リン、セレン、フッ素、ホウ素および硫黄からなる群から選択される少なくとも1個の原子などの、炭素でない元素の少なくとも1個の原子を含む。
実施形態において、SOFは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続した、SOFの縁に位置しないセグメントを含む。例えば、実施形態において、SOFは、理想的三角形構成要素、歪んだ三角形構成要素、理想的四面体構成要素、歪んだ四面体構成要素、理想的正方形構成要素、および歪んだ正方形構成要素からなる群から選択される少なくとも1つの対称的構成要素を含む。
実施形態において、型2および3のSOFは、少なくとも1つのセグメント型を含み、これは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続されたSOFの縁には位置していない。例えば、実施形態において、SOFは、理想的三角形構成要素、歪んだ三角形構成要素、理想的四面体構成要素、歪んだ四面体構成要素、理想的正方形構成要素、および歪んだ正方形構成要素からなる群から選択される少なくとも1つの対称的構成要素を含む。
実施形態において、SOFは、すべて同一構造を有する複数のセグメント、および同一構造を有しても有しなくてもよい複数のリンカーを含み、ここで、SOFの縁にないセグメントは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続されている。実施形態において、SOFは複数のセグメントを含み、ここで、複数のセグメントは、構造が異なる少なくとも第1および第2のセグメントを含み、第1のセグメントは、SOFの縁にない場合、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続されている。
実施形態において、SOFは、構造が異なる少なくとも第1および第2のリンカーを含む複数のリンカーを含み、複数のセグメントは、構造が異なる少なくとも第1および第2のセグメントのどちらかを含み、ここで、第1のセグメントは、SOFの縁にない場合、他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続され、ここで、接続の少なくとも1つは、第1のリンカーを介し、接続の少なくとも1つは第2のリンカーを介し;または、すべて同一構造を有するセグメントを含み、SOFの縁にないセグメントは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントおよび/または封鎖形成基に接続され、ここで、接続の少なくとも1つは、第1のリンカーを介し、接続の少なくとも1つは第2のリンカーを介している。
SOFの計量パラメータ
SOFは任意の適切なアスペクト比を有する。実施形態において、SOFは、例えば、約30:1を超える、または約50:1を超える、約70:1を超える、または約100:1を超える、例えば約1000:1などのアスペクト比を有する。SOFのアスペクト比は、その平均幅または直径(すなわち、厚さの次に最大の次元)と、その平均厚み(すなわち、最短の次元)との比として定義される。用語「アスペクト比」は、本明細書において使用される場合、理論に束縛されない。SOFの最長次元は長さであり、SOFのアスペクト比の計算には考慮されない。
通常、SOFは、約500マイクロメートルを超える、例えば約10mmまたは30mmの幅、長さまたは直径を有する。SOFは、モノセグメント厚の層について約10オングストロームから約250オングストローム、例えば、約20オングストローム〜約200オングストローム、および多重セグメント厚の層について約20nm〜約5mm、約50nm〜約10mmの例証となる厚さを有する。
SOFの寸法は様々なツールおよび方法を使用して測定されてもよい。約1マイクロメートル以下の寸法には、走査電子顕微鏡が好ましい方法である。約1マイクロメートル以上の寸法には、マイクロメーター(または定規)が好ましい方法である。
多層SOF
SOFは単一の層または複数の層(すなわち、2、3層以上)を含んでもよい。複数の層を含むSOFは、物理的に結合(例えば、双極子および水素結合)されても化学的に結合されてもよい。物理的に結合した層は、より弱い中間層相互作業または接着を特徴とする;したがって、物理的に結合した層は、互いからの離層を受けやすい場合がある。化学的に結合した層は、化学結合(例えば共有結合またはイオン結合)を有する、または、隣接層と強く連結する多数の物理的または分子間(超分子間)絡み合いを有すると予想される。
したがって、化学的に結合した層の剥離ははるかに困難である。層間の化学結合は、焦点式赤外線もしくはラマン分光法などの分光法を使用して、または界面で化学種を正確に検出することができる空間分解能を有する他の方法を用いて検出することができる。層間の化学結合が層自体内のものと異なる化学種である事例において、固体核磁気共鳴法などの高感度バルク分析を用いて、または他のバルク分析法の使用によってこれらの結合を検出することが可能である。
実施形態において、SOFは、単一の層(モノセグメント厚または多重セグメント厚)または多層(各層がモノセグメント厚または多重セグメント厚である)であってもよい。「厚さ」は、例えば、膜の最小次元を指す。上で論じたように、SOFにおいて、セグメントは、膜の分子骨格を生成するためにリンカーを介して共有結合で結合した分子単位である。膜の厚さも、膜の断面を見たときに、膜のその軸に沿って数えられるセグメントの数の意味として定義されてもよい。「単層」SOFは最も単純な事例で、例えば、膜が1セグメント厚である場合を指す。2つ以上のセグメントがこの軸に沿って存在するSOFは、「多重セグメント」厚のSOFと称される。
物理的に結合する多層SOFを調製する例示の方法は以下のものを含む:(1)第1の硬化サイクルによって硬化することができる基底SOF層の形成、および、(2)基底層上への第2の反応性含湿層の形成、続いて第2の硬化サイクル、および、所望の場合、第2の工程を反復して第3の層、第4の層などの形成。物理的に積み重ねられた多層SOFは、約20オングストロームを超える厚さ、例えば、約20オングストローム〜約10cm、例えば、約1nm〜約10mm、または約0.1mm〜約5mmなどの例証となる厚さを有していてもよい。原則として、このプロセスには、物理的に積み重ねられてもよい層の数に対する限界はない。
実施形態において、多層SOFは、下記によって化学結合した多層SOFを調製する方法によって形成される:(1)第1の反応性含湿層からの表面(または絡み合い官能基)に存在する官能基を有する基底SOF層の形成、および、(2)基底SOF層の表面の絡み合い官能基と反応することができる官能基を有する分子構成要素を含む第2の反応性含湿層からの第2のSOF層の基底層上での形成。さらなる実施形態において、封鎖SOFは、基底層SOF形成プロセス中にセグメントを一緒に連結する特定の化学反応に関与するには適切でも相補的でもない存在する官能基が、化学結合した多層SOFを形成するために第2の層の分子構成要素と反応することに利用可能であり得る基底層として役立つことができる。所望の場合、第2のSOF層を形成するために使用される調合物は、基底層からの官能基と反応することができる官能基、ならびに第3の層の第2の層との化学結合を可能にする追加の官能基を有する分子構成要素を含むべきである。化学的に積み重ねられた多層SOFは、約20オングストロームを超える厚さ、例えば、約20オングストローム〜約10cm、例えば約1nm〜約10mm、または約0.1mm〜約5mmなどの例証となる厚さを有していてもよい。原則として、このプロセスには、化学的に積み重ねられてもよい層の数に対する限界はない。
実施形態において、化学的に結合した多層SOFを調製する方法は、SOF(基底層)を形成するために使用されるプロセス中に小過剰の1個の分子構成要素(複数の分子構成要素が存在する場合)の使用によって、既存のSOF(基底層)の上に第2のSOFの化学的結合を促進する工程を含み、それによってこの分子構成要素に存在する官能基は、基底層表面に存在することになる。基底層の表面は、官能基の反応性を高めるまたは官能基の数を増やす薬剤で処置されてもよい。
実施形態において、SOFまたは封鎖SOFの表面に存在する絡み合い官能基または化学部分は、基底層または任意の追加基材またはSOF層との、SOFなどの特定のクラスの分子または個々の分子の共有結合への性向を高めるために(または代替として共有結合を遠ざけるために)変えることができる。例えば、反応性絡み合い官能基を含んでよい基底層(SOF層など)の表面は、封鎖形成化学基を用いる表面処理によって和らげることができる。例えば、絡み合いヒドロキシルアルコール基を有するSOF層は、トリメチルシリルクロリドを用いる処理によって和らげ、それによって安定なトリメチルシリルエーテルとしてヒドロキシル基を封鎖することができる。代替として、基底層の表面はワックスなどの非化学的結合剤を用いて処理して、続く層からの絡み合い官能基との反応を遮断することができる。
分子構成要素の対称性
分子の構成要素の対称性は、分子構成要素セグメントの周辺近くの官能基(Fg)の位置に関係する。化学または数学理論に束縛されないが、対称な分子構成要素は、Fgの位置が、ロッドの末端、または規則的な幾何学的図形の頂点、または歪んだロッドもしくは歪んだ幾何学的図形の頂点と関係するものである。例えば、4つのFgを含有する分子構成要素についての最も対称的な選択肢は、Fgが正方形の角または四面体の頂と重なるものである。
対称的な構成要素の使用は、2つの理由により本開示の実施形態において実施される:(1)規則的な形状の連結は網目化学のよりよく理解されているプロセスであるので分子構成要素のパターン化はよりよく予想することができ、(2)それほど対称でない構成要素についてはSOF内に多数の連結欠陥を起こし得る逸脱した配座/配向が採用され得るので、分子構成要素間の完全な反応が容易になる。
実施形態において、1型のSOFはセグメントを含み、これは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントに接続されたSOFの縁には位置していない。例えば、実施形態において、SOFは、理想的三角形構成要素、歪んだ三角形構成要素、理想的四面体構成要素、歪んだ四面体構成要素、理想的正方形構成要素、および歪んだ正方形構成要素からなる群から選択される少なくとも1つの対称的構成要素を含む。実施形態において、2および3型のSOFは、少なくとも1つのセグメント型を含み、これは、リンカーによって他の少なくとも3つのセグメントに接続されたSOFの縁には位置していない。例えば、実施形態において、SOFは、理想的三角形構成要素、歪んだ三角形構成要素、理想的四面体構成要素、歪んだ四面体構成要素、理想的正方形構成要素、および歪んだ正方形構成要素からなる群から選択される少なくとも1つの対称的構成要素を含む。
連結化学の実施
実施形態において、官能基間の反応が、膜形成プロセス中または後、SOFから大部分が蒸発させまたは消滅されてもよい揮発性副生成物を生成する場合、または、副生成物が形成されない場合に、連結の化学現象が現われる場合がある。連結の化学現象は、連結化学副生成物の存在が望まれない応用分野のためにSOFを達成するように選択されてもよい。連結の化学反応は、例えば、縮合、付加/脱離および付加反応、例えば、エステル、イミン、エーテル、カルボナート、ウレタン、アミド、アセタールおよびシリルエーテルを生成するものなどを含んでもよい。
実施形態において、官能基間の反応によって連結化学は、膜形成プロセスの後、大部分はSOF内に組み込まれたままで残る不揮発性副生成物を生成する。実施形態において、連結化学は、連結化学副生成物の存在が特性に影響を与えない用途について、または連結化学副生成物の存在がSOFの特性(例えば、SOFの電気活性、疎水性または親水性)が変わってもよい用途についてSOFを達成するために選択されてもよい。連結の化学反応は、例えば、置換、メタセシス、および、金属触媒カップリング反応、例えば炭素−炭素結合を生成するものを含んでもよい。
すべての連結化学に関して、構成要素官能基間の化学によって構成要素間の反応速度および進行度を制御する能力は、本開示の重要な態様である。反応速度および進行度を制御する理由は、前の実施形態において定義されるような、周期的なSOFを達成するために、構成要素の異なる塗工方法および微視的配列の調整について膜形成プロセスに適応させることを含んでもよい。
COFの固有の特性
COFは、高い熱的安定性(典型的には大気条件下で400℃より高い);有機溶媒中での低い溶解性(化学安定性)、および空隙性(可逆的なゲスト取り込みのできる)などの固有の特性を有する。実施形態において、SOFもこれらの固有の特性を有してもよい。
SOFの付加機能
付加機能は、従来のCOFに生来でない特性を示し、分子組成が、結果として生じたSOFに付加機能を与える分子構成要素の選択によって現われてもよい。付加機能は、その付加機能のための「傾斜特性」を有する分子構成要素および/または封鎖形成単位の組立で生じてもよい。付加機能はまた、その付加機能のための「傾斜特性」を有する分子構成要素の組立で生じることはできないが、結果として得られたSOFは、連結セグメント(S)およびリンカーをSOFへ連結する結果として、付加機能を有する。実施形態において、付加機能はまた、その付加機能のための「傾斜特性」を有する分子構成要素および封鎖形成単位の付加および組立で生じさせることはできないが、結果として得られたSOFがSOFへセグメント、リンカーおよび封鎖形成単位を連結する結果として付加機能を有する。さらに、付加機能の出現は、傾斜特性が、セグメントおよびリンカーをSOFへ一緒に連結することで変性または増強される、その付加機能のための「傾斜特性」を有する分子構成要素を使用する組み合わせ効果から生じてもよい。
分子構成要素の傾斜特性
分子構成要素の用語「傾斜特性」は、例えば、ある分子組成について存在すると知られている特性、または当業者によってセグメントの分子組成を検査して合理的に識別可能な特性を指す。本明細書において使用される場合、用語「傾斜特性」および「付加機能」は、同一の一般特性(例えば、疎水性、電気活性など)を指すが、しかし、「傾斜特性」は分子構成要素の文脈において使用され、「付加機能」は、SOFの文脈において使用される。
SOFの疎水性(超疎水性)、親水性、疎油性(超疎油性)、親油性、フォトクロミックおよび/または電気活性(導体、半導体、電荷輸送材料)の性質は、SOFの「付加機能」を表してもよい特性の幾つかの例である。これらおよび他の付加機能は、分子構成要素の傾斜特性から生じてもよく、またはSOFにおいて観察されるそれぞれの付加機能がない構成要素から生じてもよい。
疎水性(超疎水性)という用語は、例えば、水、またはメタノールなどの他の極性種をはじく特性を指し、それはまた、水を吸収する無能力、および/またはその結果として膨脹する無能力を意味する。さらに、疎水性は、水または他の水素結合種と強い水素結合を形成する無能力を暗示する。疎水性材料は、通常、接触角ゴニオメーターまたは関連装置を使用して測定して90°より大きい水接触角を有することを特徴とし、超疎水性材料は150°より大きい水接触角を有する。
親水性という用語は、例えば、水もしくは他の極性種またはそのような種によって容易に濡れる表面を引きつける、吸着するまたは吸収する特性を指す。親水性材料は、通常、接触角ゴニオメーターまたは関連装置を使用して測定して20°未満の水接触角を有することを特徴とする。親水性はまた、水もしくは他の極性種、またはそれ自体を通して水もしくは他の極性種を拡散または輸送することができる材料による、材料の膨潤を特徴としてもよい。親水性は、水または他の水素結合種と強いまたは多数の水素結合を形成することができることによりさらに特徴づけられる。
疎油性(撥油性)という用語は、例えば、石油またはアルカン、脂肪およびワックスなどの他の無極性種をはじく特性を指す。疎油性材料は、典型的には接触角ゴニオメーターまたは関連装置を使用して測定して90°より大きい油接触角を有することを特徴とする。
親油性(親脂性)という用語は、例えば、油もしくはアルカン、脂肪およびワックスなどの他の無極性種、またはそのような種に容易に濡れる表面を引きつける特性を指す。親油性材料は、典型的には、例えば、接触角ゴニオメーターを使用して測定して低いまたは皆無の油接触角を有することを特徴とする。親油性もヘキサンまたは他の無極性液体による材料の膨潤を特徴とすることができる。
フォトクロミックという用語は、例えば、電磁放射に曝露されたときに可逆的色変化を示す能力を指す。フォトクロミック分子を含有するSOF組成物を調製し、電磁放射に曝露されたとき可逆的色変化を示すことができる。これらのSOFは、フォトクロミズムの付加機能を有することができる。フォトクロミックSOFの堅牢性は、消去可能な紙用のフォトクロミックSOF、ならびに窓色付け/陰影付けおよび肉眼着用の光学応答フィルムなどの多数の応用における使用を可能にすることができる。SOF組成物は、SOF分子構成要素としての二官能性フォトクロミック分子(SOF構造に化学結合した)、SOF封鎖形成単位としての一官能性フォトクロミック分子(SOF構造に化学結合していない)またはSOF複合体中の官能性でないフォトクロミック分子(SOF構造に化学結合していない)などの任意の適切なフォトクロミック分子も含んでいてもよい。選択された波長の光への曝露でフォトクロミックSOFは色変化することができ、色変化は可逆的であり得る。
SOF構造と化学結合したフォトクロミック分子を含むSOF組成物は、例外的に、化学的および機械的に堅牢なフォトクロミック材料である。そのようなフォトクロミックSOF材料は、利用可能なポリマーの選択肢に対する多数の可逆的色変化過程などの多くの優れた特性を示す。
電気活性という用語は、例えば、電荷(電子および/または正孔)を輸送する特性を指す。電気活性材料は導体、半導体および電荷輸送材料を含む。導体は、電位差の存在下で容易に電荷を輸送する材料として定義される。半導体は、生来電荷を伝導しないが、電位差および例えば、電界、電磁放射、加熱などの印加される刺激の存在下で伝導性になり得る材料として定義される。電荷輸送材料は、電位差の存在下で、例えば、色素、顔料または金属などの別の材料から電荷が注入される場合、電荷を輸送することができる材料として定義される。
導体は、さらに、約0.1〜約10S/cmの電位差計を使用して、シグナルを与える材料として定義されてもよい。
半導体は、さらに、例えば、電界、電磁放射、加熱などの印加される刺激の存在下で、約10−6〜約10S/cmの電位差計を使用してシグナルを与える材料として定義されてもよい。代替として、半導体は、例えば、電界、電磁放射、加熱などの印加される刺激に曝露されたとき、10−10〜約10cm−1−1の範囲で飛行時間法を使用して測定される電子および/または正孔易動度を有する材料として定義されてもよい。
電荷輸送材料は、さらに、10−10〜約10cm−1−1の範囲で飛行時間法を使用して測定して電子および/または正孔易動度を有する材料として定義されてもよい。幾つかの状況下では、電荷輸送材料も半導体として分類されてもよいことが留意されるべきである。
疎水性の付加機能を有するSOFは、傾斜疎水性を有する分子構成要素の使用により調製されてもよく、および/または、サブミクロンからミクロン規模の粗く織込んだもしくは多孔性表面を有する。疎水性であるサブミクロンからミクロン規模の粗く織込んだまたは多孔性表面を有する材料を記載する論文は、CassieおよびBaxterによって著されている(Cassie, A.B.D.;Baxter, S.Trans.Faraday Soc., 1944, 40, 546)。
高フッ素化セグメントを含むまたは有する分子構成要素は、傾斜疎水性を有し、疎水性の付加機能を有するSOFをもたらし得る。高フッ素化セグメントは、セグメント(複数可)に存在する水素原子の数で除した、セグメント(複数可)に存在するフッ素原子の数が1より大きいこととして定義される。高フッ素化セグメントでないフッ素化セグメントもまた、疎水性の付加機能を有するSOFをもたらす場合もある。
上述のフッ素化セグメントは、例えば、テトラフルオロヒドロキノン、ペルフルオロアジピン酸水和物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフェノールなどを含んでもよい。
サブミクロンからミクロン規模の粗く織込んだまたは多孔性表面を有するSOFもまた疎水性であってもよい。粗く織込んだまたは多孔性のSOF表面は、膜表面に存在する絡み合った官能基、またはSOFの構造に起因し得る。パターン型およびパターン化の程度は、分子構成要素の幾何学的形状および連結化学の効率性に依存する。表面粗さまたはテクスチャをもたらす特色ある寸法は、約100nmから約10μM、例えば約500nmから約5μMまでである。
親水性の付加機能を有するSOFは、傾斜親水性を有するおよび/または極性連結基を含む分子構成要素の使用により調製されてもよい。
極性置換基を有するセグメントを含む分子構成要素は傾斜親水性を有し、親水性の付加機能を有するSOFをもたらすことができる。極性置換基という用語は、例えば、水と水素結合を形成することができる置換基を指し、例えばヒドロキシル、アミノ、アンモニウムおよびカルボニル(ケトン、カルボン酸、エステル、アミド、カルボナート、ウレアなど)を含む。
電気活性付加機能を有するSOFは、傾斜電気活性特性を有する分子構成要素を使用することによって調製されてもよく、ならびに/または共役セグメントおよびリンカーの組立の結果として電気活性になってもよい。以下のセクションでは、傾斜正孔輸送特性、傾斜電子輸送特性、および傾斜半導体特性を有する分子構成要素を記載する。
正孔輸送付加機能を有するSOFは、以下の一般構造を有するセグメントコア、例えば、トリアリールアミン、ヒドラゾン(Tokarskiらの米国特許第7,202,002 B2号明細書)、およびエナミン(Kondohらの米国特許第7,416,824 B2号明細書)を選択することによって得ることができる。
Figure 2016161940
トリアリールアミンを含むセグメントコアは下記一般式によって表され:
Figure 2016161940
式中、Ar、Ar、Ar、ArおよびArは、それぞれ独立して置換もしくは非置換のアリール基を表し、または、Arは、独立して置換もしくは非置換のアリーレン基を表し、kは0もしくは1を表し、ここで、Ar、Ar、Ar、ArおよびArのうちの少なくとも2つは、(先に定義された)Fgを含む。Arはさらに、例えば、置換フェニル環、置換/非置換フェニレン、ビフェニル、ターフェニルなどの置換/非置換の一価連結芳香環、またはナフチル、アントラニル、フェナントリルなどの置換/非置換の縮合芳香環として定義されてもよい。
正孔輸送付加機能を有するアリールアミンを含むセグメントコアには、例えば、トリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン、N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[p−ターフェニル]−4,4”−ジアミンなどのアリールアミン;N−フェニル−N−メチル−3−(9−エチル)カルバジルヒドラゾンおよび4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,2−ジフェニルヒドラゾンなどのヒドラゾン;および2,5−ビス(4−N,N’−ジエチルアミノフェニル)−1,2,4−オキサジアゾール、スチルベンなどのオキサジアゾールが含まれる。
傾斜正孔輸送特性を有するトリアリールアミンコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
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ヒドラゾンを含むセグメントコアは、下記一般式によって表され:
Figure 2016161940
式中、Ar、ArおよびArは、それぞれ独立して、1個または複数の置換基を場合によって含むアリール基を表し、Rは、水素原子、アリール基、または置換基を場合によって含むアルキル基を表し;ここで、Ar、ArおよびArのうちの少なくとも2つは(先に定義された)Fgを含む。また、関連オキサジアゾールは下記一般式によって表され:
Figure 2016161940
式中、ArおよびArは、それぞれ独立して(先に定義された)Fgを含むアリール基を表す。
傾斜正孔輸送特性を有するヒドラゾンおよびオキサジアゾールコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
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エナミンを含むセグメントコアは下記一般式によって表され:
Figure 2016161940
式中、Ar、Ar、ArおよびArは、それぞれ独立して、1個もしくは複数の置換基を場合によって含むアリール基、または1個もしくは複数の置換基を場合によって含む複素環式基を表し、Rは、水素原子、アリール基、もしくは置換基を場合によって含むアルキル基を表し;ここで、Ar、Ar、ArおよびArの少なくとも2つは、(先に定義された)Fgを含む。
傾斜正孔輸送特性を有するエナミンコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
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電子輸送付加機能を有するSOFは、例えば、次の一般構造を有するニトロフルオレノン、9−フルオレニリデンマロノニトリル、ジフェノキノンおよびナフタレンテトラカルボン酸ジイミドを含むセグメントコアの選択により得ることができる。
Figure 2016161940
ジフェニルキノンのカルボニル基もSOF形成プロセスでFgとして働くことができることは留意されるべきである。
半導体付加機能を有するSOFは、例えば、次の一般構造を有するアセン、チオフェン/オリゴチオフェン/縮合チオフェン、ペリレンビスイミド、またはテトラチオフルバレンおよびその誘導体などのセグメントコアの選択により得られる。
Figure 2016161940
SOFは、p型半導体、n型半導体または両極性半導体であってもよい。SOF半導体型は分子構成要素の性質に依存する。アルキル、アルコキシ、アリールおよびアミノ基などの電子供与特性を有する分子構成要素は、SOF中に存在する場合、SOFをp型半導体にすることができる。代替として、シアノ、ニトロ、フルオロ、フッ素化アルキルおよびフッ素化アリール基などの電子吸引性である分子構成要素は、SOFをn型半導体にすることができる。
傾斜半導体特性を有するアセンコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
傾斜半導体特性を有するチオフェン/オリゴチオフェン/縮合チオフェンコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
Figure 2016161940
傾斜半導体特性を有するペリレンビスイミドコアセグメントを含む分子構成要素の例は、下記化学構造から誘導することができる。
Figure 2016161940
傾斜半導体特性を有するテトラチオフルバレンコアセグメントを含む分子構成要素は、例えば、下記にリストされるものを含む化学構造のリストから誘導することができる。
Figure 2016161940
Figure 2016161940
式中、Arは、それぞれ独立して、1個または複数の置換基を場合によって含むアリール基、または1個もしくは複数の置換基を場合によって含む複素環式基を表す。同様に、これらの分子構成要素によって調製されたSOFの電気活性は、セグメントの性質、リンカーの性質、および、セグメントがどのようにSOF内に配向されているかに依存する。SOF中のセグメント部分の好ましい配向を促進するリンカーはより高い電気活性をもたらすと予想される。
封鎖構造化有機膜(SOF)を調製するプロセス
封鎖SOF(以下、「SOF」と称されてもよい)を製造するプロセスは、典型的には、封鎖されていないSOFを製造するために使用されるのと同様の数の行為または工程(後述)を含む。封鎖形成単位は、結果として得られるSOF中の封鎖形成単位の所望の分布に応じてa、bまたはcいずれかの工程中に加えられてもよい。例えば、封鎖形成単位の分布が、結果として得られるSOFにわたって実質的に一様であることが望まれる場合、封鎖形成単位は工程a中に加えられてもよい。代替として、例えば、封鎖形成単位のより不均質な分布が望まれる場合、封鎖形成単位を加える工程(例えば、工程b中、または工程cの促進工程中に形成された膜にそれを吹付けることによって)が、工程bおよびc中に行われてもよい。
SOFを製造するプロセスは、典型的には、任意の適切な順序で行ってもよく、または、2つ以上の行為を同時に、または短時間のうちに行われる幾つかの行為もしくは工程(後述)を含む。構造化有機膜を調製するプロセスには:
(a)それぞれがセグメントおよび幾つかの官能基を含む複数の分子構成要素を含む液体含有反応混合物を調製する工程;
(b)含湿膜として反応混合物を堆積させる工程;
(c)複数のセグメント、および巨視的レベルで膜である有機共有結合骨格として配置された複数のリンカーを含むSOFを含む乾燥膜への、分子構成要素を含む含湿膜の変化を促進する工程;
(d)場合によって、SOFを被膜基材から取り出して自立性SOFを得る工程;
(e)場合によって、自立性SOFをロールへ加工する工程;
(f)場合によって、SOFを切断し継ぎ合わせてベルトにする工程;および
(g)場合によって、その後のSOF形成プロセス(複数可)用の基材としてSOF(上記SOF形成プロセス(複数可)によって調製された)上で上記SOF形成プロセス(複数可)を実施する工程が含まれる。
上記行為または工程は、大気圧、高圧または大気中より低い圧力で行われてもよい。本明細書において使用される用語「大気圧」は、約760トールの圧力を指す。用語「高圧」は、大気圧より高い圧力、ただし20気圧未満の圧力を指す。用語「大気中より低い圧力」は、大気圧未満の圧力を指す。一実施形態において、行為または工程は、大気圧で、またはその付近で行われてもよい。一般に、約0.1気圧〜約2気圧、例えば約0.5気圧〜約1.5気圧、または0.8気圧〜約1.2気圧の圧力が、好都合に用いられてもよい。
プロセス作業A:液体含有反応混合物の調製
反応混合物は、液体中に溶解、懸濁または混合された複数の分子構成要素を含む。複数の分子構成要素は、1つの型または複数の型のものであってもよい。1つまたは複数の分子構成要素が液体である場合、追加の液体の使用は任意である。上記の作業C中にSOF形成を可能にするまたはSOF形成の速度を変更するために、場合によって、触媒が反応混合物に加えられてもよい。結果として得られたSOFの物理的性質を変えるために、場合によって、添加剤または第2の成分が反応混合物に加えられてもよい。
反応混合物成分(分子構成要素、場合によって封鎖形成単位、液体、場合によって触媒、および場合によって添加剤)が容器中で合わせられる。反応混合物成分の添加の順序は様々であってもよいが、しかし、典型的には、触媒は最後に加えられる。特定の実施形態において、分子構成要素の溶解を助けるために、分子構成要素は触媒のない状態で液体中で加熱される。反応混合物はまた、調合物成分の均一な分布を保証するために含湿膜として反応混合物を堆積させる前に混合、撹拌、粉砕などをされてもよい。
実施形態において、反応混合物は含湿膜として堆積させる前に加熱されてもよい。これにより、1つまたは複数の分子構成要素の溶解を助け、および/または、含湿層を堆積させる前の反応混合物の部分的な反応によって反応混合物の粘度を上げることができる。この手法は反応混合物中の分子構成要素の装填率を上げるために使用されてもよい。
特定の実施形態において、反応混合物は、堆積した含湿層を支持する粘度を有する必要がある。反応混合物の粘度は、約10〜約50,000cP、例えば約25〜約25,000cP、または約50〜約1000cPの範囲である。
分子構成要素および封鎖形成単位の装填率、すなわち反応混合物中の「装填率」は、反応混合物の合計重量で除した、分子構成要素、および、場合によって封鎖形成単位および触媒の合計重量として定義される。構成要素の装填率は、約3〜100%、例えば約5〜約50%、または約15〜約40%の範囲でもよい。液体分子構成要素が、反応混合物の唯一の液体成分として使用される(すなわち、追加の液体は使用されない)事例では、構成要素の装填率は約100%になる。封鎖形成単位の装填率はまた、封鎖形成基の所望の装填率を達成するように選ばれてもよい。例えば、封鎖形成単位が反応混合物にいつ加えられることになるかに応じて、封鎖形成単位の装填率は、約3〜80重量%、例えば約5〜約50重量%、または約15〜約40重量%の重量範囲でもよい。
実施形態において、反応混合物(液体SOF調合物)中の封鎖形成単位分子構成要素の装填率についての理論的な上限は、利用可能な連結基の数を、液体SOF調合物中の分子構成要素当たり2に低下させるモル量の封鎖形成単位である。そのような装填率において、実質のSOF形成は、分子構成要素当たり利用可能な連結可能な官能基の数を使い尽くすこと(それぞれの封鎖形成基との反応によって)により有効に阻止することができる。例えば、そのような状況(封鎖形成単位の装填率が、利用可能な連結基のモル過剰が液体SOF調合物中の分子の構成要素当たり2未満となることを保証するのに十分な量である場合)において、封鎖形成単位で完全に封鎖されたオリゴマー、線状高分子および分子構成要素がSOFの代わりに主に形成される。
実施形態において、SOF液体調合物の封鎖形成単位構成要素の装填率は、乾燥SOF中に結局組み込まれる封鎖形成単位の濃度を調節または調整するために使用されてもよい。それにより、画像形成部材の乾燥SOFまたは画像形成部材の特定の層の摩耗率は、SOF液体調合物の所定の封鎖形成単位構成要素の装填率を選択することによって調節または変調することができる。さらなる実施形態において、所定の封鎖形成単位は、SOF形成プロセス前に、構成要素に予備設置されてもよく、または特定の実施形態において亜化学量論的な量の相補的構成要素の使用によりSOFにおいて未反応のままである構成要素Fgであってもよい。実施形態において、乾燥SOF中の有効な封鎖形成単位および/または有効な封鎖形成単位濃度は、画像形成部材の摩耗率を下げるか、画像形成部材の摩耗率を上げるかどちらかのために選択されてもよい。実施形態において、画像形成部材の摩耗率は、同一のセグメント(複数可)およびリンカー(複数可)を含む封鎖されていないSOFに対して1000サイクル当たり少なくとも約2%、例えば100サイクル当たり少なくとも約5%、または1000サイクル当たり少なくとも10%減少させることができる。
反応混合物において使用される液体は、純粋な液体、例えば溶媒および/または溶媒混合物であってもよい。液体は、反応混合物中で分子構成要素および触媒/変性剤を溶解または懸濁するために使用される。液体の選択は、一般に、分子構成要素の溶解性/分散および特定の構成要素の装填率、反応混合物の粘度、および含湿層の乾燥SOFへの促進に影響を与える液体の沸点を均衡させることに基づく。適切な液体は、約30〜約300℃、例えば約65℃〜約250℃、または約100℃〜約180℃の沸点を有してもよい。
液体には、分子のクラス、例えば、アルカン(ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン);混合アルカン(ヘキサン、ヘプタン);分岐アルカン(イソオクタン);芳香族化合物(トルエン、o−、m−、p−キシレン、メシチレン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、ブチルベンゼン、アニリン);エーテル(ベンジルエチルエーテル、ブチルエーテル、イソアミルエーテル、プロピルエーテル);環式エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサン)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸ブチル、酢酸エトキシエチル、プロピオン酸エチル、酢酸フェニル、安息香酸メチル);ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、クロロアセトン、2−ヘプタノン)、環式ケトン(シクロペンタノン、シクロヘキサノン)、アミン(第一級、第二級または第三級アミン、例えばブチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン);アミド(ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド);アルコール(メタノール、エタノール、n−、i−プロパノール、n−、t−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、3−ペンタノール、ベンジルアルコール);ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル)、ハロゲン化芳香族(クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン)、ハロゲン化アルカン(ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエチレン、テトラクロロエタン);および水を含むことができる。
第1の溶媒、第2の溶媒、第3の溶媒などを含む混合液体も反応混合物において使用されてよい。2種以上の液体が、分子構成要素の溶解/分散を助け;および/または、分子構成要素の装填率を増し;および/または、安定な含湿膜が基材および堆積機器の濡れを助けることにより堆積することを可能にし;および/または、乾燥SOFへの含湿層の促進を変調するために使用されてもよい。実施形態において、第2の溶媒は、沸点または蒸気−圧力曲線または分子構成要素に対する親和性が、第1の溶媒のそれと異なる溶媒である。実施形態において、第1の溶媒は第2の溶媒より高い沸点を有する。実施形態において、第2の溶媒は、約100℃以下、例えば約30℃〜約100℃の範囲、または約40℃〜約90℃もしくは約50℃〜約80℃の範囲の沸点を有する。
実施形態において、第1の溶媒(すなわち、より高沸点の溶媒)は、約65℃以上、例えば約80℃〜約300℃の範囲、約100℃〜約250℃または約100℃〜約180℃の範囲の沸点を有する。より高沸点の溶媒は、例えば、以下(括弧中の値は化合物の沸点である)を含んでもよい。炭化水素溶媒、例えばアミルベンゼン(202℃)、イソプロピルベンゼン(152℃)、1,2−ジエチルベンゼン(183℃)、1,3−ジエチルベンゼン(181℃)、1,4−ジエチルベンゼン(184℃)、シクロヘキシルベンゼン(239℃)、ジペンテン(177℃)、2,6−ジメチルナフタレン(262℃)、p−シメン(177℃)、しょうのう油(160−185℃)、溶媒ナフサ(110−200℃)、cis−デカリン(196℃)、trans−デカリン(187℃)、デカン(174℃)、テトラリン(207℃)、テレビン油(153−175℃)、灯油(200−245℃)、ドデカン(216℃)、ドデシルベンゼン(分岐)など;ケトンおよびアルデヒドの溶媒、例えばアセトフェノン(201.7℃)、イソフォロン(215.3℃)、ホロン(198−199℃)、メチルシクロヘキサノン(169.0−170.5℃)、メチルn−ヘプチルケトン(195.3℃)など;エステル溶媒、例えばフタル酸ジエチル(296.1℃)、酢酸ベンジル(215.5℃)、γ−ブチロラクトン(204℃)、シュウ酸ジブチル(240℃)、酢酸2−エチルヘキシル(198.6℃)、安息香酸エチル(213.2℃)、ギ酸ベンジル(203℃)など;硫酸ジエチル(208℃)、スルフォラン(285℃)およびハロ炭化水素溶媒;エーテル化炭化水素溶媒;アルコール溶媒;エーテル/アセタール溶媒;多価アルコール溶媒;カルボン酸無水物溶媒;フェノール溶媒;水;およびシリコーン溶媒。
混合液体の比は当業者によって確立することができる。二元系混合液体の液比は、体積で約1:1〜約99:1、例えば、約1:10〜約10:1、または約1:5〜約5:1であってもよい。nが約3〜約6の範囲のn種の液体が使用される場合、各液体の量は、各液体の寄与の和が100%と等しくなるように、約1%〜約95%の範囲となる。
実施形態において、混合液体は、異なる沸点を有する少なくとも第1および第2の溶媒を含む。さらなる実施形態において、第1と第2の溶媒間の沸点の差は、約ゼロ〜約150℃、例えばゼロ〜約50℃であってもよい。例えば、第1の溶媒の沸点は、第2の溶媒の沸点を約1℃〜約100℃、例えば約5℃〜約100℃、または約10℃〜約50℃超えてもよい。混合液体は、高い蒸気圧の溶媒および/または低い蒸気圧の溶媒の組み合わせなどの、異なる蒸気圧を有する少なくとも第1および第2の溶媒を含んでもよい。用語「高い蒸気圧の溶媒」は、例えば、少なくとも約1kP、例えば約2kPまたは約5kPなどの蒸気圧を有する溶媒を指す。用語「低い蒸気圧の溶媒」は、例えば、約1kP未満、例えば約0.9kPまたは約0.5kPなどの蒸気圧を有する溶媒を指す。実施形態において、第1の溶媒は、例えば、テルピネオール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、N−メチル−2−ピロリドン、およびトリ(エチレングリコール)ジメチルエーテルなどの低い蒸気圧の溶媒であってもよい。高い蒸気圧の溶媒は、沸点未満の温度で乾燥および/または蒸発させることにより、溶媒の高速除去を可能にする。高い蒸気圧の溶媒は、例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、エタノール、メタノール、2−ブタノンおよび水を含んでもよい。
第1の溶媒、第2の溶媒、第3の溶媒などを含む混合液体が反応混合物中で使用される実施形態において、含湿膜の変化を促進し乾燥SOFを形成するには、例えば、反応混合物の沸点を超える温度に含湿膜を加熱して乾燥SOFを形成する工程;または第1の溶媒を実質的に残しながら第2の溶媒を除去するために第2の溶媒の沸点(第1の溶媒の沸点温度未満)を超える温度に含湿膜を加熱し、次いで第2の溶媒を実質的に除去した後、結果として得られた組成物を第1の溶媒の沸点より高い温度または低い温度のいずれかで加熱することにより第1の溶媒を除去して乾燥SOFを形成する工程;または第1の溶媒を実質的に残しながら第2の溶媒(高い蒸気圧の溶媒である)を除去するために第2の溶媒の沸点未満で含湿膜を加熱し、第2の溶媒を除去した後、結果として得られた組成物を第1の溶媒の沸点より高い温度または低い温度のいずれかで加熱することにより第1の溶媒を除去して乾燥SOFを形成する工程を含んでもよい。
用語「実質的に除去する」は、例えば、それぞれの溶媒の少なくとも90%、例えばそれぞれの溶媒の約95%の除去を指す。「実質的に残す」という用語は、例えば、それぞれの溶媒の2%以下の除去、例えばそれぞれの溶媒の1%以下の除去を指す。
これらの混合液体は、SOFの特性を操作するために含湿層のSOFへの変換の速度を遅らせるか早めるために使用されてもよい。例えば、縮合および付加/脱離の連結化学において、液体、例えば水、第一級、第二級または第三級アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、tert−ブタノールなど)が使用されてもよい。
場合によって、触媒は、含湿層の乾燥SOFへの促進を助けるために反応混合物中に存在してもよい。任意選択の触媒の選択および使用は、分子構成要素上の官能基に依存する。触媒は、均質(溶解)、または不均質(溶解しない、または部分的に溶解)であってもよくブレーンステッド酸(HCl(水性)、酢酸、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジウムなどのアミン保護p−トルエンスルホン酸塩、トリフルオロ酢酸);ルイス酸(ホウ素トリフルオロエーテラート、三塩化アルミニウム);ブレーンステッド塩基(水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどの金属水酸化物);ブチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンなどの第一級、第二級または第三級アミン;ルイス塩基(N,N−ジメチル−4−アミノピリジン);金属(Cuブロンズ);金属塩(FeCl、AuCl);および金属錯体(結紮したパラジウム錯体、結紮したルテニウム触媒)を含む。典型的な触媒装填率は、反応混合物中の分子構成要素装填率の約0.01%〜約25%、例えば約0.1%〜約5%の範囲である。触媒は、最終のSOF組成物中に存在してもしなくてもよい。
場合によって、ドーパントなどの添加剤または第2の成分が、反応混合物および含湿層中に存在してもよい。そのような添加剤または第2の成分も乾燥SOFへ統合されてもよい。添加剤または第2の成分は、反応混合物および含湿層または乾燥SOF中で均質でも不均質でもよい。封鎖形成単位とは対照的に、用語「添加剤」または「第2の成分」は、例えば、SOF中で共有結合で結合されていない原子または分子を指すが、組成物中でランダムに分布する。適切な第2の成分および添加剤は、「複合構造化有機膜」と題する米国特許出願第12/716,324号明細書に記載されている。
実施形態において、第2の成分は、(封鎖SOFの生来の特性または傾斜特性を減ずる能力だけでなく相乗効果または改良効果も)性能目標を満たすことを可能にする封鎖SOFの意図する特性を強調または混成するための、同様または異種の特性を有していてもよい。例えば、封鎖SOFに抗酸化剤化合物をドープすると、化学分解経路の阻止により封鎖SOFの寿命を伸ばす。さらに、添加剤は、封鎖SOFを形成するために反応混合物の変化を促進する間に行われる反応の調整によって封鎖SOFの形態的特性を改善するために加えられてもよい。
プロセス作業B:含湿膜としての反応混合物の堆積
反応混合物は、幾つかの液体堆積技法を使用して、含湿膜として様々な基材に施されてもよい。SOFの厚さは、含湿膜の厚さおよび反応混合物中の分子構成要素の装填率に依存する。含湿膜の厚さは、反応混合物の粘度、および反応混合物を含湿膜として堆積させるために使用される方法に依存する。
基材は、例えば、ポリマー、紙、金属および金属合金、周期表III−VI族からの元素のドープ形および非ドープ形、金属酸化物、金属カルコゲニド、および先に調製されたSOFまたは封鎖SOFを含む。高分子膜基材の例には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカルボナート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、そのブロックおよびランダムコポリマーなどが含まれる。金属表面の例には、金属化された高分子、金属箔、金属板;高分子、半導体、金属酸化物またはガラス基材にパターン化または堆積した金属などの混合材料基材が含まれる。周期表の族からのドープしたおよびドープしていない元素で構成される基材の例には、アルミニウム、ケイ素、リンでnドープしたケイ素、ホウ素でpドープされたケイ素、スズ、ガリウムヒ素、鉛、ガリウムインジウムリンおよびインジウムが含まれる。金属酸化物の例には、二酸化ケイ素、二酸化チタン、インジウムスズ酸化物、二酸化スズ、二酸化セレンおよびアルミナが含まれる。金属カルコゲニドの例には、硫化カドミウム、テルル化カドミウムおよびセレン化亜鉛が含まれる。さらに、上記基材の化学的に処理されたまたは機械的に変性された形態が反応混合物で塗工されてもよい表面の範囲内にあることは理解される。
実施形態において、基材は、例えば、ケイ素、ガラス板、プラスチック膜またはシートで構成されていてもよい。構造上可撓性の装置に関しては、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリイミドシートなどのプラスチック基材などが使用されてもよい。基材の厚さは、およそ10マイクロメートル〜10ミリメートルを超えてよく、特に可撓性のプラスチック基材について例示の厚さは約50〜約100マイクロメートルであり、ガラスまたはケイ素などの剛直な基材については約1〜約10ミリメートルである。
反応混合物は、例えば、スピン塗工、ブレード塗工、ウェブ塗工、浸漬塗工、カップ塗工、ロッド塗工、スクリーン印刷、インクジェット印刷、吹付塗工、押印などを含む幾つかの液体堆積技法を使用して基材に施されてもよい。含湿層を堆積させるために使用される方法は、基材および所望の含湿層厚さの性質、寸法および形状に依存する。含湿層の厚さは、約10nm〜約5mm、例えば、約100nm〜約1mm、または約1μm〜約500μmの範囲であってもよい。
実施形態において、封鎖形成単位および/または第2の成分は、上記プロセス作業Bの完了後、導入されてもよい。封鎖形成単位および/または第2の成分のこの方法での組み込みは、封鎖形成単位および/または第2の成分を含湿膜にわたって均質に、不均質に、または特定のパターンとして分布させる役目をする任意の手段によって遂行されてもよい。封鎖形成単位および/または第2の成分の導入に続いて、その次のプロセス作業がプロセス作業Cから再開して実行されてもよい。
例えば、プロセス作業Bの完了に続いて(すなわち反応混合物が基材に施されてもよい後)、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分(ドーパント、添加剤など)が、任意の適切な方法、例えば最上含湿層に封鎖形成単位(複数可)および/または第2成分を分配(封鎖形成単位および/または第2の成分が粒子、粉末または液体であるかに応じて、例えば、散布、吹付け、注ぐ、まくなど)することによって含湿層に加えられてもよい。封鎖形成単位および/または第2の成分は、含湿層上の所与の幅の封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の高濃度と低濃度の交互バンドのパターンを形成するように、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の濃度または密度が特定の領域で低下している様々なパターンを含む、均質または不均質な方式で形成された含湿層に施されてよい。実施形態において、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の含湿層の最上部への適用は、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の一部が結果的に含湿層へ拡散またはしみ込み、それによってSOFの厚さ内で封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の不均質分布を形成し、その結果、乾燥SOFへの含湿層の変化の促進後、結果として得られたSOFにおいて線形または非線形的濃度勾配を得ることができる。実施形態において、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分は、堆積した含湿層の最上部表面に加えられてもよく、それによって含湿膜の変化の促進で乾燥SOF中で封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の不均質分布を有するSOFを結果としてもたらす。含湿膜の密度および封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の密度に応じて、封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の大半は、乾燥SOFの上側半分(基材の裏側である)で終了してもよく、または封鎖形成単位(複数可)および/または第2の成分の大半は、乾燥SOFの下側半分(基材に隣接する)で終了してもよい。
プロセス作業C:含湿膜の乾燥SOFへの変化の促進
用語「促進する」は、例えば、分子構成要素の反応、例えば構成要素の官能基の化学反応を容易にするための任意の適切な技法を指す。乾燥膜を形成するために液体を除去する必要がある場合は、「促進する」はまた液体の除去を指す。封鎖形成単位および分子構成要素の反応および液体の除去は、順次または同時に行うことができる。実施形態において、封鎖形成単位は、乾燥SOFへの含湿膜の変化の促進が行われている間に加えられてもよい。ある実施形態において、液体もまた、分子構成要素の1つであり、SOFに組み込まれる。用語「乾燥したSOF」は、例えば、実質的に乾燥したSOF(封鎖SOFなど)、例えば、SOFの約5重量%未満の液体含有率、またはSOFの2重量%未満の液体含有率を指す。
実施形態において、乾燥SOFまたは乾燥SOFの所与の領域(例えば、表面からSOFの厚さの約10%と等しい深さまたはSOFの厚さの約5%と等しい深さ、SOFの上側四半分または上で論じられた領域)中に、封鎖形成単位は、存在する封鎖形成単位およびセグメントの合計モルに関して約0.5モル%以上、例えば、存在する封鎖形成単位およびセグメントの合計モルに関して約1モル%〜約40モル%、または約2モル%〜25モル%の量で存在する。例えば、存在する封鎖形成単位およびセグメントの合計モルに関して、封鎖形成単位が約0.5モル%の量で存在する場合、試料中に約0.05molの封鎖形成単位および約9.95molのセグメントが存在する。
含湿層を、乾燥SOFを形成するように促進する工程は、任意の適切な技法によって遂行されてもよい。含湿層を、乾燥SOFを形成するように促進する工程は、典型的には、例えば、オーブン乾燥、赤外線放射(IR)などを含む、40〜350℃および60〜200℃および85〜160℃の範囲の温度での熱処理を伴う。加熱時間の合計は、約4秒〜約24時間、例えば1分〜120分、または3分〜60分の範囲であってもよい。
COF膜への含湿層のIRでの促進は、ベルト輸送システムにわたって搭載されるIRヒーターモジュールを使用して達成されてもよい。様々な型のIR発光体、例えばカーボンIR発光体または短波長IR発光体(Heraerusから入手可能)が使用されてもよい。カーボンIR発光体または短波長IR発光体に関する追加の例示の情報は、以下の表1に要約する。
Figure 2016161940
プロセス作業D:自立性封鎖SOFを得るための被膜基材からの封鎖SOFの任意選択の除去
実施形態において、自立性SOFが望まれる。自立性封鎖SOFは、好適な低接着性基材が含湿層の堆積を支持するために使用される場合、得ることができる。SOFへの低接着を有する好適な基材は、例えば、金属箔、メタル化高分子基材、離型紙、および低接着性または接着または結合に対して減少傾向を有するように変えられた表面を有する調製されたSOFなどのSOFを含んでよい。支持基材からのSOFの取り出しは、当業者によって幾つかの方法で達成されてもよい。例えば、基材からのSOFの取り出しは、膜の角または縁から開始することによって行われてもよく、場合によって、曲面の上に基材およびSOFを通すことにより支援されてもよい。
プロセス作業E:自立性SOFのロールへの任意選択の加工
場合によって、自立性SOFまたは可撓性基材に支持されたSOFは、ロールに加工されてもよい。SOFは、貯蔵、取り扱いおよび他の様々な目的のためにロールへ加工されてもよい。ロールの初めの曲率は、SOFがロールプロセス中に歪められず、または亀裂しないように選択される。
プロセス作業F:SOFの任意選択の切断およびベルトなどの形状への継ぎ合わせ
SOFを切断し継ぎ合わせる方法は、1995年10月3日に公開された米国特許第5,455,136号明細書(ポリマーフィルムに関する)に記載されているものと同様である。SOFベルトは単一SOF、多層SOFまたはウェブから切断されたSOFシートから製作されてもよい。そのようなシートは、長方形の形状または要望に応じて任意の特定の形状であってもよい。SOF(複数可)のすべての側は、同一の長さであってもよく、または、1対の平行な側は他方の対の平行な側より長くてもよい。SOF(複数可)は、SOFシートの対向する周縁端部領域を重ねて接合することによるベルトなどの形状に製作されてもよい。継目は、典型的には接合点で重なる周縁の端部領域に生じる。接合は任意の適切な手段によって影響を受けてもよい。典型的な接合技法は、例えば、溶接(超音波を含む)、接着、テーピング、熱圧着などを含む。超音波溶接などの方法が、その速度、清浄度(溶媒がない)および薄く狭い継目の製造のために、可撓性シートを接合する望ましい一般法である。
プロセス作業G:続くSOF形成プロセスの基材としてのSOFの任意選択の使用
SOFは、多層の構造化有機膜を与えるためにSOF形成プロセスで基材として使用されてもよい。多層SOFの層は、化学的に結合されても、または物理的な接触でもよい。化学的に結合された多層SOFは、基材SOF表面上に存在する官能基が、第2の構造化有機膜層を形成するために使用される堆積した含湿層中に存在する分子構成要素と反応することができる場合に形成される。物理的に接触する多層SOFは、互いに化学的に結合しなくてもよい。
SOF基材は、第2のSOF層の化学的結合が多層の構造化有機膜を形成することを可能にするか促進する、含湿層の堆積前に、場合によって化学的に処理されてもよい。
代替として、SOF基材は、第2のSOF層(表面鎮静化)の化学的結合が多層のSOFと物理的な接触を形成することを不可能にする含湿層の堆積前に、場合によって化学的に処理されてもよい。
2つ以上のSOFの積層などの他の方法も、物理的に接触した多層のSOFを調製するために使用されてよい。
感光体層などの画像形成部材におけるSOFの適用
電子写真式画像形成部材(例えば、感光体)の代表的な構造を図2〜4に示す。これらの画像形成部材に、カール防止層1、支持基材2、電気伝導性接地面3、電荷遮断層4、接着剤層5、電荷発生層6、電荷輸送層7、オーバーコーティング層8、および接地細片9が設けられる。図4において、画像形成層10(電荷発生材料と電荷輸送材料の両方を含有する)は、別々の電荷発生層6および電荷輸送層7の位置をとる。
図で分かるように、感光体の製作において、電荷発生材料(CGM)と電荷輸送材料(CTM)は、CGMとCTMが異なる層中にある積層型構造(例えば、図2および3)、または、CGMとCTMが同一層中にある単一層構造(例えば、図4)のいずれかの基材表面に堆積されてもよい。実施形態において、感光体は、電気伝導性層にわたって電荷発生層6、および場合によって電荷輸送層7を施すことにより調製されてもよい。実施形態において、電荷発生層および、存在する場合、電荷輸送層は、どちらの順序で施されてもよい。
カール防止層
幾つかの用途のために、電気絶縁性または少し半導体性である造膜性有機または無機高分子を含む任意選択のカール防止層1が設けられてもよい。カール防止層は、平坦性および/または耐摩耗性を与える。
カール防止層1は、画像形成層と反対の、基材2の裏面に形成されてもよい。カール防止層は、造膜性樹脂に加えて、接着促進剤のポリエステル添加剤を含んでもよい。カール防止層として有用な造膜性樹脂の例は、ポリアクリラート、ポリスチレン、ポリ(4,4’−イソプロピリデンジフェニルカルボナート)、ポリ(4,4’−シクロヘキシリデンジフェニルカルボナート)、その混合物などを含むがこれらに限定されない。
添加剤は、カール防止層の約0.5〜約40重量パーセントの範囲でカール防止層中に存在してもよい。添加剤は、さらに耐摩耗性を改善しおよび/または電荷緩和特性を与えてもよい、有機および無機粒子を含む。有機粒子は、テフロン(登録商標)粉末、カーボンブラックおよびグラファイト粒子を含む。無機粒子は、絶縁性および半導体の金属酸化物粒子、例えばシリカ、酸化亜鉛、酸化スズなどを含む。別の半導体添加剤は、米国特許第5,853,906号明細書に記載されているような酸化したオリゴマー塩である。オリゴマー塩は、酸化したN,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ビフェニルジアミン塩である。
添加剤として有用な典型的な接着促進剤は、duPont49,000(duPont)、Vitel PE−100、Vitel PE−200、Vitel PE−307(Goodyear)、その混合物などを含むがこれらに限定されない。造膜性樹脂の重量に対して、通常、約1〜約15重量パーセントの接着促進剤が造膜性樹脂添加のために選択される。
カール防止層の厚さは、典型的には約3マイクロメートル〜約35マイクロメートル、例えば約10マイクロメートル〜約20マイクロメートル、または約14マイクロメートルである。
カール防止被膜は、塩化メチレンなどの溶媒中に造膜性樹脂および接着促進剤を溶解することにより調製された溶液として施されてもよい。溶液は、感光体素子の支持基材の後部表面(画像形成層の反対側)に、例えばウェブ塗工、または当業界で知られている他の方法によって施されてもよい。オーバーコート層およびカール防止層の塗工は、電荷輸送層、電荷発生層、接着剤層、遮断層、接地面および基材を含む多層感光体上にウェブ塗工することによって同時に遂行されてもよい。次いで、含湿膜被膜は乾燥されてカール防止層1を生成する。
支持基材
上に示したように、感光体はまず基材2、すなわち支持体を準備することにより調製される。基材は、不透明でも実質的に透明であってもよく、必要とされる所与の機械的性質を有する任意の追加の適切な材料(複数可)、例えば、米国特許第4,457,994号;第4,871,634号;第5,702,854号;第5,976,744号;および第7,384,717号明細書に記載されているものを含んでもよい。
基材は、無機または有機組成物などの電気非伝導性材料の層または電気伝導性材料の層を含んでもよい。非伝導性材料が用いられる場合、そのような非伝導性材料の上に電気伝導性接地面を与えることが必要となり得る。伝導性材料が基材として使用される場合、別々の接地面層が必要とは限らない。
基材は可撓性でも剛直でもよく、幾つかの異なる構造、例えば、シート、巻き物、可撓性無限ベルト、ウェブ、シリンダーなどのいずれかを有していてもよい。感光体は、アルミニウムドラムなどの剛直で不透明な伝導性基材に塗工されてもよい。
様々な樹脂が、例えば、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリアミド、ポリウレタンなどを含む、電気非伝導性材料として使用されてもよい。そのような基材は、E.I.duPont de Nemours & Co.から入手可能なMYLAR(商標)として知られ市販されている二軸配向ポリエステル、ICI Americas Inc.から入手可能なMELINEX(商標)、またはAmerican Hoechst Corporationから入手可能なHOSTAPHANT(商標)を含んでもよい。基材が含まれてよい他の材料は、高分子材料、例えば、E.I.duPont de Nemours & Co.からTEDLART(商標)として入手可能なポリフッ化ビニル、Phillips Petroleum CompanyからのMARLEX(商標)として入手可能なポリエチレンおよびポリプロピレン、Phillips Petroleum Companyから入手可能なポリフェニレンスルフィド、RYTON(商標)、およびE.I.duPont de Nemours & Co.からKAPTON(商標)として入手可能なポリイミドを含む。感光体は、また、伝導性接地面が上記のようにその表面に先に塗工されたら絶縁性プラスチックドラムに塗工されてよい。そのような基材は継ぎ合わされてもされなくてもよい。
伝導性基材が用いられる場合、任意の適切な伝導性材料が使用されてもよい。例えば、伝導性材料は、金属酸化物、硫化物、ケイ化物、第四級アンモニウム塩組成物、ポリアセチレンなどの伝導性高分子またはその熱分解物、および分子ドープした生成物、電荷移動錯体、ならびにポリフェニルシランおよびポリフェニルシランから分子ドープした生成物を含む結合剤樹脂中の、金属薄片、粉末または繊維、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、クロム、黄銅、金、ステンレス鋼、カーボンブラック、グラファイトなどを含むことができるがこれらに限定されない。伝導性プラスチックドラムが、アルミニウムなどの材料から製造された伝導性金属ドラムと同様に使用されてもよい。
基材の厚さは、必要とする機械的な性能および経済的な考慮事項を含む多くの因子に依存する。小さな直径のロール、例えば直径19mmのロールのまわりに循環される場合に最適の可撓性および最小限の誘発表面曲げ応力のために、基材の厚さは、典型的には約65マイクロメートル〜約150マイクロメートル、例えば約75マイクロメートル〜約125マイクロメートルの範囲内にある。可撓性ベルト用の基材は、最終の光伝導素子への有害効果がない限り、相当な厚さ、例えば200マイクロメートルを超え、または最小厚さ、例えば50マイクロメートル未満であってもよい。ドラムが使用される場合、厚さは必要な剛性を与えるのに十分でなければならない。これは通常約1〜6mmである。
層が施される基材の表面は、そのような層のより強い接着を促進するために浄化されてもよい。浄化は、例えば、プラズマ放電、イオン衝撃などへ基材層の表面を曝露することによって達成されてもよい。溶媒浄化などの他の方法も使用されてよい。
金属層を形成するために用いられる技法に関係なく、金属酸化物の薄層が、一般に、ほとんどの金属の外側表面に空気への曝露で形成される。したがって、金属層の上に重なる他の層が「接触する」層であることを特徴とする場合、実際には、これらの上に重なる接触層は、酸化可能な金属層の外側表面に形成した薄い金属酸化物層と接触し得ることが意図される。
電気伝導性接地面
上で明示されたように、実施形態において、調製された感光体は、電気伝導性または電気非伝導性の基材を含む。非伝導性基材が用いられる場合、電気伝導性接地面3が用いられなければならず、接地面は、伝導性層として働く。伝導性基材が用いられる場合、伝導性接地面は設けられてもよいが、基材が伝導性層として働いてもよい。
電気伝導性接地面が使用される場合、それは基材を覆って位置する。電気伝導性接地面に適する材料は、例えば、アルミニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジウム、ハフニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、タングステン、モリブデン、銅など、ならびにその混合物および合金を含む。実施形態において、アルミニウム、チタンおよびジルコニウムが使用されてもよい。
接地面は、公知の塗工技法、例えば溶液塗工、蒸着およびスパッタリングによって施されてもよい。電気伝導性接地面を施す方法は真空蒸着による。他の適切な方法も使用されてもよい。
実施形態において、接地面の厚さは、電子光伝導性部材に関して所望される光学的透明性および可撓性に応じて実質的に広い範囲にわたって様々であってもよい。例えば、可撓性の光応答画像形成装置に関して、伝導性層の厚さは、電気伝導率、可撓性および光透過性の最適の組み合わせのために約20オングストローム〜約750オングストロームの間;例えば約50オングストローム〜約200オングストロームであってもよい。しかし、接地面は、所望の場合、不透明であってもよい。
電荷遮断層
任意の電気伝導性接地面層の堆積の後、電荷遮断層4がそれに施されてもよい。正に帯電した感光体のための電子遮断層は、正孔が感光体の画像形成表面から伝導性層に向かって移動することを可能にする。負に帯電した感光体のために、伝導性層から対向する光伝導性層への正孔注入を阻止するために障壁を形成することができる、任意の適切な正孔遮断層が利用されてもよい。
遮断層が用いられる場合、それは電気伝導性層を覆って位置してもよい。用語「を覆って」は、種々の型の層に関して本明細書において使用される場合、層が接触する事例に限定されないと理解されなければならない。むしろ、用語「を覆って」は、例えば、層の相対的な配置を指し、指定されない中間層の包含を含める。
遮断層4は、高分子、例えばポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリウレタンなど;米国特許第4,338,387号明細書;第4,286,033号明細書;および第4,291,110号明細書に開示されている、窒素含有シロキサンまたは窒素含有チタン化合物、例えばトリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン、N−ベータ(アミノエチル)ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、イソプロピル4−アミノベンゼンスルホニルチタナート、ジ(ドデシルベンゼンスルホニル)チタナート、イソプロピルジ(4−アミノベンゾイル)イソステアロイルチタナート、イソプロピルトリ(N−エチルアミノ)チタナート、イソプロピルトリアントラニルチタナート、イソプロピルトリ(N,N−ジメチルエチルアミノ)チタナート、チタン−4−アミノベンゼンスルホナートオキシアセタート、チタン4−アミノベンゾアートイソステアラートオキシアセタート、ガンマ−アミノブチルメチルジメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシランおよびガンマ−アミノプロピルトリメトキシシランを含んでもよい。
遮断層は連続的であってもよく、約0.01〜約10マイクロメートル、例えば、約0.05〜約5マイクロメートルの範囲の厚さを有していてもよい。
遮断層4は、吹付け、浸漬塗工、棒描き塗工、グラビア塗工、シルクスクリーニング、エアーナイフ塗工、リバースロール塗工、真空蒸着、化学処理などの任意の適切な技法によって施されてもよい。薄層を得る便宜のために、遮断層は希薄溶液の形態で施されてもよく、溶媒は、被膜の堆積後、真空、加熱などの従来の技法によって除去される。一般に、約0.5:100〜約30:100、例えば約5:100〜約20:100の間の遮断層材料と溶媒の重量比が、吹付けおよび浸漬塗工には満足できる。
本開示は、電荷遮断層が、粒体成形された粒子、針状成形された粒子、結合剤樹脂および有機溶媒で構成される塗工溶液の使用により形成される電子写真式感光体を形成する方法をさらに提供する。
有機溶媒は、C1−3低級アルコール、ならびにジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、トルエンおよびテトラヒドロフランからなる群から選択される別の有機溶媒の共沸混合物の混合物であってもよい。上述の共沸混合物は、液相の組成と気相の組成がある圧力で互いに一致して一定の沸点を有する混合物を与える混合溶液である。例えば、35重量部のメタノールと65重量部の1,2−ジクロロエタンからなる混合物は共沸溶液である。共沸組成の存在は一様な蒸発をもたらし、それによって塗工欠陥がない一様な電荷遮断層を形成し電荷遮断塗工溶液の貯蔵安定性を改善する。
遮断層に含まれる結合剤樹脂は、単一樹脂層として形成される遮断層のそれと同一の材料で形成されてもよい。とりわけ、ポリアミド樹脂は、結合剤樹脂に必要とされる以下のような様々な条件を満たすので、使用されてもよい:(i)ポリアミド樹脂は、遮断層上に画像形成層を形成するために使用される溶液に溶解も膨潤もしない、(ii)ポリアミド樹脂は、可撓性であるだけでなく伝導性支持体と優れた接着性を有する。ポリアミド樹脂において、アルコール可溶性ナイロン樹脂は、例えば、6−ナイロン、6,6−ナイロン、610−ナイロン、11−ナイロン、12−ナイロンなどと重合したコポリマーナイロン;ならびにN−アルコキシメチル変性ナイロン、およびN−アルコキシエチル変性ナイロンなどの化学的に変性されたナイロンが使用されてもよい。使用されてもよい別の型の結合剤樹脂は、フェノール樹脂またはポリビニルブチラール樹脂である。
電荷遮断層は、結合剤樹脂、粒体成形された粒子および針状成形された粒子を溶媒中に分散させて遮断層用の塗工溶液を形成し;塗工溶液で伝導性支持体を塗工しそれを乾燥することにより形成される。溶媒は、溶媒中の分散を改善し、塗工溶液の時間の経過に伴うゲル化を阻止するために選択される。さらに、共沸溶媒は、時間が過ぎるにつれて、塗工溶液の組成が変化するのを阻止するために使用されてよく、それによって塗工溶液の貯蔵安定性は改善されてよく、塗工溶液が再現されてよい。
語句「n型」は、例えば、主に電子を輸送する材料を指す。典型的なn型材料には、ジブロモアンタントロン、ベンゾイミダゾールペリレン、酸化亜鉛、酸化チタン、クロロジアンブルーおよびビスアゾ顔料などのアゾ化合物、置換2,4−ジブロモトリアジン、多核芳香族キノン、硫化亜鉛などが含まれる。
語句「p型」は、例えば、正孔を輸送する材料を指す。典型的なp型の有機顔料には、例えば、金属を含まないフタロシアニン、チタニルフタロシアニン、ガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、銅フタロシアニンなどが含まれる。
接着剤層
遮断層と電荷発生層の間の中間層5が、所望の場合、接着を促進するために設けられてもよい。しかし、実施形態において、浸漬塗工されたアルミニウムドラムが、接着剤層なしで利用されてもよい。
さらに、必要なら、任意の隣接層の接着を保証するために、接着剤層が感光体中の層のいずれかの間に設けられてもよい。代替として、または、それに加えて、接着材料が、接着されるそれぞれの層の1つまたは両方に組み込まれてもよい。そのような任意選択の接着剤層は、約0.001マイクロメートル〜約0.2マイクロメートルの厚さを有してもよい。そのような接着剤層は、例えば、好適な溶媒中に接着材料を溶解して、手作業、吹付け、浸漬塗工、棒描き塗工、グラビア塗工、シルクスクリーニング、エアーナイフ塗工、真空蒸着、化学処理、ロール塗工、ワイヤー巻きロッド塗工などによって施し、乾燥して溶媒を除去することによって施されてもよい。適切な接着剤は、例えば、造膜性高分子、例えば、ポリエステル、dupont49,000(E.I.dupont de Nemours & Co.から入手可能)、Vitel PE−100(Goodyear Tire and Rubber Co.から入手可能)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチルなどを含む。接着剤層は、約50,000〜約100,000、例えば約70,000のM、および約35,000のMを有するポリエステルで構成されていてもよい。
画像形成層(複数可)
画像形成層は、電荷発生材料、電荷輸送材料、または電荷発生材料と電荷輸送材料の両方を含有する層(複数可)を指す。
n型またはp型電荷発生材料のいずれも、本感光体において用いられてもよい。
電荷発生材料および電荷輸送材料が異なる層−例えば電荷発生層および電荷輸送層−にある場合において、電荷輸送層はSOFを含んでもよく、これは封鎖SOFであってもよい。さらに電荷発生材料および電荷輸送材料が同一層にある場合、この層はSOFを含んでもよく、これは封鎖SOFであってもよい。
電荷発生層
例証となる有機光伝導性電荷発生材料には、Sudan Red、Dian Blue、Janus Green Bなどのアゾ顔料;キノン顔料、例えばAlgol Yellow、Pyrene Quinone、Indanthrene Brilliant Violet RRPなど;キノシアニン顔料;ベンゾイミダゾールペリレンなどのペリレン顔料;インジゴ顔料、例えばインジゴ、チオインジゴなど;Indofast Orangeなどのビスベンゾイミダゾール顔料;フタロシアニン顔料、例えば銅フタロシアニン、アルミノクロロフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、チタニルフタロシアニンなど;キナクリドン顔料;またはアズレン化合物が含まれる。適切な無機の光伝導性電荷発生材料には、例えば硫化カドミウム、カドミウムスルホセレニド、セレン化カドミウム、結晶性および非晶性セレン、酸化鉛および他のカルコゲニドが含まれる。実施形態において、セレンの合金が使用されてもよく、例えば、セレンヒ素、セレンテルルヒ素およびセレンテルルが含まれる。
任意の適切な不活性の樹脂結合材料が電荷発生層において用いられてもよい。典型的な有機樹脂質結合剤には、ポリカルボナート、アクリラートポリマー、メタクリラートポリマー、ビニルポリマー、セルロースポリマー、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ、ポリビニルアセタールなどが含まれる。
塗工組成物として有用な分散液を作るために、溶媒は電荷発生材料と共に使用される。溶媒は、例えばシクロヘキサノン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸アルキルおよびその混合物であってもよい。酢酸アルキル(酢酸ブチルおよび酢酸アミルなど)は、アルキル基中に3〜5個の炭素原子を有することができる。組成物中の溶媒の量は、例えば、組成物の重量に対して約70重量%〜約98重量%の範囲である。
組成物中の電荷発生材料の量は、例えば溶媒を含む組成物の重量に対して約0.5重量%〜約30重量%の範囲である。乾燥した光伝導性被膜中に分散した光伝導性粒子(すなわち、電荷発生材料)の量は、選択された特定の光伝導性顔料粒子に応じて、ある程度まで様々である。例えば、チタニルフタロシアニンおよび金属を含まないフタロシアニンなどのフタロシアニン有機顔料が使用される場合、満足すべき結果は、乾燥した光伝導性被膜が、乾燥した光伝導性被膜の合計重量に対して約30重量パーセント〜約90重量パーセントの間の全フタロシアニン顔料を含む場合、達成される。光伝導特性が、塗工される平方センチメートル当たりの顔料の相対量によって影響を受けるので、乾燥した光伝導性被膜層がより厚い場合、低い顔料装填率が利用されてもよい。反対に、乾燥した光伝導性層をより薄くするには、より高い顔料装填率が望ましい。
一般に、光伝導性被膜が浸漬塗工によって施される場合、光伝導の平均粒径約0.6マイクロメートル未満で満足すべき結果が達成される。光伝導の平均粒径は、約0.4マイクロメートル未満であってもよい。実施形態において、光伝導の粒径はまた、それが分散される乾燥した光伝導性被膜の厚さ未満である。
電荷発生層において、電荷発生材料(「CGM」)と結合剤の重量比は、30(CGM):70(結合剤)〜70(CGM):30(結合剤)の範囲である。
電荷発生層(本明細書において光伝導性層とも呼ばれる)および電荷輸送層を含む多層感光体に関して、満足すべき結果は、約0.1マイクロメートル〜約10マイクロメートルの間の乾燥した光伝導性多層被膜の厚さで達成することができる。実施形態において、光伝導性層の厚さは、約0.2マイクロメートル〜約4マイクロメートルの間にある。しかし、これらの厚さは顔料装填率にも依存する。したがって、より高い顔料装填率はより薄い光伝導性被膜の使用を可能にする。本発明の目的が達成されるなら、この範囲外の厚さが選択されてもよい。
任意の適切な技法が、塗工組成物の結合剤および溶媒中で光伝導性粒子を分散させるために利用されてもよい。典型的な分散技法には、例えば、ボールミリング、ロールミリング、垂直磨砕機のミリング、サンドミリングなどが含まれる。ボールロールミルを使用する典型的なミリング時間は、約4〜約6日の間にある。
電荷輸送材料には、有機高分子、非高分子材料、または封鎖SOFであってもよく、光励起された正孔の注入を支持するか、または光伝導材料からの電子を輸送することができ、有機層を介してこれらの正孔または電子の輸送を可能にして選択的に表面電荷を放散するSOFが含まれる。
有機高分子電荷輸送層
例証となる電荷輸送材料は、例えば、多環式芳香環、例えばアントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなど、または窒素含有ヘテロ環、例えば、インドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールおよびヒドラゾン化合物を主鎖または側鎖中に有する化合物から選択される正の正孔を輸送する材料を含む。典型的な正孔輸送材料には、電子供与材料、例えばカルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;1,4−ブロモピレン;ポリ(N−ビニルカルバゾール);ポリ(ビニルピレン);ポリ(ビニルテトラフェン);ポリ(ビニルテトラセン)およびポリ(ビニルペリレン)が含まれる。適切な電子輸送材料は、電子受容体、例えば2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリジン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;およびブチルカルボニルフルオレンマロノニトリルを含む。米国特許第4,921,769号明細書参照。他の正孔輸送材料は、米国特許第4,265,990号明細書に記載されている、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(アルキルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン[式中、アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルなどからなる群から選択される。]などのアリールアミンを含む。他の公知の電荷輸送層分子が選択されてもよい。参照:例えば米国特許第4,921,773号および第4,464,450号明細書。
任意の適切な不活性な樹脂結合剤が電荷輸送層において用いられてもよい。塩化メチレンに可溶な典型的な不活性樹脂結合剤は、ポリカルボナート樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリアクリラート、ポリエーテル、ポリスルホンなどを含む。分子量は約20,000〜約1,500,000と様々であってもよい。
電荷輸送層において、電荷輸送材料(「CTM」)と結合剤の重量比は、30(CTM):70(結合剤)〜70(CTM):30(結合剤)の範囲である。
任意の適切な技法が基材に電荷輸送層および電荷発生層を施すために使用されてもよい。通常の塗工技法は、浸漬塗工、ロール塗工、吹付塗工、ロータリアトマイザなどを含む。塗工技法は、固体の広い濃度を使用してもよい。固体含有率は、分散液の合計重量に対して約2重量パーセント〜30重量パーセントの間にある。表現「固体」は、例えば、電荷輸送塗工分散液の電荷輸送粒子および結合剤成分を指す。この固体濃度は、浸漬塗工、ロール、吹付塗工などに有用である。一般に、より濃縮した塗工分散液がロール塗工のために使用されてよい。堆積した被膜の乾燥は、オーブン乾燥、赤外線放射乾燥、風乾などの任意の適切な従来の技法によって達成されてもよい。一般に輸送層の厚さは約5マイクロメートル〜約100マイクロメートルの間にあるが、この範囲外の厚さも使用することができる。一般に、電荷輸送層と電荷発生層の厚さの比は、例えば、約2:1〜200:1、幾つかの事例においては約400:1もの大きさに維持される。
封鎖SOF電荷輸送層
例証となる電荷輸送SOFは、例えばアントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環式芳香環、またはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールおよびヒドラゾン化合物などの窒素含有ヘテロ環を含有するセグメントを有する化合物から選択される正の正孔を輸送する材料を含む。典型的な正孔輸送SOFセグメントには、カルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;および1,4−ブロモピレンなどの電子供与材料が含まれる。適切な電子輸送SOFセグメントには、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリジン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;およびブチルカルボニルフルオレンマロノニトリルなどの電子受容体が含まれる。米国特許第4,921,769号明細書参照。他の正孔輸送SOFセグメントは、米国特許第4,265,990号明細書に記載されている、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(アルキルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン[式中、アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシルなどからなる群から選択される。]などのアリールアミンを含む。他の公知の電荷輸送SOFセグメントが選択されてもよい。例えば米国特許第4,921,773号および第4,464,450号明細書を参照。
封鎖SOF電荷輸送層は、
(a)複数の分子構成要素、それぞれがセグメントおよび幾つかの官能基を含む。前記複数の分子構成要素を含む、傾斜電荷輸送特性を有する液体含有反応混合物を調製する工程;
(b)含湿膜として反応混合物を堆積させる工程;および
(c)複数のセグメント、および巨視的レベルで膜である有機共有結合骨格として配置された複数のリンカーを含むSOFを含む乾燥膜への、分子構成要素を含む含湿膜の変化を促進する工程によって調製されてもよい。
封鎖形成単位の付加は、上記の工程a、bおよびcのいずれかの間に行ってもよい。含湿層としての反応混合物の堆積は、任意の適切な従来の技法によって達成され、幾つかの適用方法のいずれかによって施されてもよい。典型的な適用方法は、例えば、手作業塗工、吹付塗工、ウェブ塗工、浸漬塗工などを含む。封鎖SOFを形成する反応混合物は、広範囲の分子構成要素の装填率を使用してもよい。実施形態において、装填率は、反応混合物の合計重量に対して約2重量パーセント〜50重量パーセントの間にある。用語「装填率」は、例えば、電荷輸送封鎖SOF反応混合物の分子構成要素成分を指す。この装填率は、浸漬塗工、ロール、吹付塗工などに有用である。一般に、より高濃度の塗工分散液がロール塗工に使用されてもよい。堆積した被膜の乾燥は、例えばオーブン乾燥、赤外線乾燥、風乾など任意の適切な従来の技法によって作用させることができる。一般に、電荷輸送SOF層の厚さは、約5マイクロメートル〜約100マイクロメートル、例えば約10マイクロメートル〜約70マイクロメートルまたは10マイクロメートル〜約40マイクロメートルの間にある。一般に、電荷輸送層と電荷発生層の厚さの比は、約2:1〜200:1、幾つかの事例においては400:1もの大きさに維持されてもよい。
単一層P/R有機高分子
本明細書において記載される材料および処置は、結合剤、電荷発生材料および電荷輸送材料を含有する単一の画像形成層型感光体を製作するために使用されてもよい。例えば、単一の画像形成層の分散液中の固体含有率は、分散液の重量に対して約2重量%〜約30重量%の範囲でもよい。
画像形成層が、電荷発生層および電荷輸送層の機能を組み合わせた単一層である場合、その中に含まれる成分の例証となる量は以下の通りである:電荷発生材料(約5重量%〜約40重量%)、電荷輸送材料(約20重量%〜約60重量%)、および結合剤(画像形成層の残部)。
単一層P/R封鎖SOF
本明細書において記載される材料および処置は、電荷発生材料および電荷輸送封鎖SOFを含有する単一の画像形成層型感光体を製作するために使用されてもよい。例えば、単一の画像形成層の分散液中の固体含有率は、分散液の重量に対して約2重量%〜約30重量%の範囲でもよい。
画像形成層が、電荷発生層および電荷輸送層の機能を組み合わせた単一層である場合、その中に含まれる成分の例証となる量は以下の通りである:電荷発生材料(約2重量%〜約40重量%)、電荷輸送分子構成要素の傾斜付加機能を有する(約20重量%〜約75重量%)。
オーバーコーティング層
本開示による実施形態は、場合によって、オーバーコーティング層、すなわち、用いられる場合、電荷発生層または電荷輸送層を覆って位置する層8をさらに含むことができる。この層は、電気絶縁性または少し半導体性である封鎖SOFを含む。
そのような保護オーバーコーティング層は、封鎖形成単位、および場合によって電荷輸送セグメントを含む複数の分子構成要素を含有する、封鎖SOF形成反応混合物を含む。図5は、本実施形態による画像形成部材の外側層の形成を説明する単純化した図解を表す。示されるように、正孔輸送部分15およびフッ素化構成要素20を含む構成要素が、正孔輸送分子封鎖形成単位を有するフッ素化SOFを形成するために使用される。描かれるように、Rは正孔輸送部分であり、R−OHは一緒に正孔輸送分子封鎖形成単位である。右側に、分子レベルの膜構造が示されている。示されるように、網目および正孔輸送分子封鎖形成単位中に割り込みがある。正孔輸送分子封鎖形成単位を含む、このフッ素化SOFも、電荷輸送層などの画像形成層として使用されてもよい。
添加剤は、オーバーコーティング層の約0.5〜約40重量パーセントの範囲でオーバーコーティング層中に存在してもよい。実施形態において、添加剤は、耐摩耗性を改善するおよび/または電荷緩和特性をもたらすことがさらにできる有機および無機粒子を含む。実施形態において、有機粒子は、テフロン(登録商標)粉末、カーボンブラック、およびグラファイト粒子を含む。実施形態において、無機粒子は、絶縁性および半導体性の金属酸化物粒子、例えばシリカ、酸化亜鉛、酸化スズなどを含む。別の半導体添加剤は、米国特許第5,853,906号明細書に記載されている酸化したオリゴマー塩である。実施形態において、オリゴマー塩は、酸化したN,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ビフェニルジアミン塩である。
封鎖SOFオーバーコーティング層は、
(a)複数の分子構成要素、それぞれがセグメントおよび幾つかの官能基を含む。前記複数の分子構成要素を含む、傾斜電荷輸送特性を有する液体含有反応混合物を調製する工程;
(b)含湿膜として反応混合物を堆積させる工程;および
(c)複数のセグメント、および巨視的レベルで膜である有機共有結合骨格として配置された複数のリンカーを含むSOFを含む乾燥膜への、分子構成要素を含む含湿膜の変化を促進する工程によって調製されてもよい。
封鎖形成単位の付加は、上記の工程a、bおよびcのいずれかの間に行ってもよい。含湿層としての反応混合物の堆積は、任意の適切な従来の技法によって達成され、幾つかの適用方法のいずれかによって施されてもよい。典型的な適用方法は、例えば、手作業塗工、吹付塗工、ウェブ塗工、浸漬塗工などを含む。乾燥SOFへの含湿膜の変化の促進は、任意の適切な従来の技法、例えばオーブン乾燥、赤外線乾燥、風乾などによって行われてもよい。約2マイクロメートル〜約15マイクロメートル、例えば約3マイクロメートル〜約8マイクロメートルのオーバーコーティング層は、引掻および耐摩耗性の付与に加えて電荷輸送分子の浸出、結晶化および電荷輸送層の亀裂を阻止するのに有効である。
接地細片
接地細片9は、造膜性結合剤および電気伝導性粒子を含んでもよい。セルロースが伝導性粒子を分散させるために使用されてもよい。任意の適切な電気伝導性粒子が、電気伝導性接地細片層8において使用されてもよい。接地細片層8は、例えば、米国特許第4,664,995号明細書に列挙されたものを含む材料を含む。典型的な電気伝導性粒子は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、銅、銀、金、ニッケル、タンタル、クロム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、インジウムスズ酸化物などを含む。
電気伝導性粒子は任意の適切な形状を有してもよい。典型的な形状は、不規則な、顆粒状、球状、楕円、立方体、薄片、フィラメントなどを含む。実施形態において、電気伝導性粒子は、外側表面が過度に不規則な電気伝導性接地細片層を回避するために電気伝導性接地細片層の厚さ未満の粒径を有するべきである。約10マイクロメートル未満の平均粒径であれば、一般に、乾燥した接地細片層の外側表面で電気伝導性粒子の過度の突出を回避し、乾燥した接地細片層のマトリックスを通して粒子の比較的一様な分散を保証する。接地細片において使用される伝導性粒子の濃度は、使用される特定の伝導性材料の伝導率などの因子に依存する。
実施形態において、接地細片層は、約7マイクロメートル〜約42マイクロメートル、例えば約14マイクロメートル〜約27マイクロメートルの厚さを有していてもよい。
実施形態において、画像形成部材は表層(OCLまたはCTL)として封鎖SOFを含んでもよい。この画像形成部材は、N,N,N’,N’−テトラ−(メチレンフェニレン)ビフェニル−4,4’−ジアミンおよびセグメントN,N,N’,N’−テトラフェニル−ターフェニル−4,4’−ジアミンセグメントを含む封鎖SOFであってもよい。そのような封鎖SOFは、N,N,N’,N’−テトラキス−[(4−ヒドロキシメチル)フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミンおよびN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3−ヒドロキシフェニル)−ターフェニル−4,4’−ジアミンの分子構成要素から調製されてもよい。SOF画像形成部材はまた、N,N,N’,N’−テトラ−(メチレンフェニレン)ビフェニル−4,4’−ジアミンおよびセグメントN,N,N’,N’−テトラフェニル−ビフェニル−4,4’−ジアミンセグメントを含んでもよい。実施形態において、画像形成部材のSOFは、N,N,N’,N’−テトラキス−[(4−ヒドロキシメチル)フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミンおよびN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3−ヒドロキシフェニル)−ビフェニル−4,4’−ジアミンの分子構成要素から調製されてもよい。
実施形態において、画像形成部材は、封鎖SOF層であってもよいSOFを含んでよく、ここでSOF層の厚さは1〜15ミクロンの間である。そのような画像形成部材中の封鎖SOFであってもよいSOFは、単一層または複数の層であってもよい。
実施形態において、SOFおよび/または封鎖SOFは、画像形成装置の様々な部品に組み込まれてよい。例えば、SOFおよび/または封鎖SOFは、電子写真式感光体、接触帯電素子、露光素子、現像素子、転写素子および/または浄化ユニットに組み込まれてよい。実施形態において、そのような画像形成装置は、画像定着素子を装備してもよく、画像が転写されることになる媒体は転写素子を通して画像定着素子に運搬される。
接触帯電素子は、ロール形の接触帯電部材を有してもよい。接触帯電部材は、感光体の表面とそれが接触し電圧が印加されるように配置されてもよく、それによって感光体の表面に指定された電位を与えることができる。実施形態において、接触帯電部材は、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴムゴムもしくはブタジエンゴムなどのエラストマー材料中の、SOFおよび/または封鎖SOF、および/またはアルミニウム、鉄もしくは銅などの金属、ポリアセチレン、ポリピロールもしくはポリチオフェンなどの伝導性高分子材料、またはカーボンブラック、ヨウ化銅、ヨウ化銀、硫化亜鉛、炭化ケイ素、金属酸化物などの微細粒子の分散液から形成されてもよい。
さらに、SOFを含んでもよい被膜層がまた、実施形態の接触帯電部材の表面に設けられてもよい。さらに抵抗率を調節するために、SOFは複合SOFもしくは封鎖SOFまたはその組み合わせであってもよく、劣化を阻止するために、SOFは、それに結合または添加される抗酸化剤を含むように仕立てられてもよい。
実施形態の接触帯電部材の抵抗は、任意の所望の範囲、例えば約10〜約1014Ωcm、または約10〜約1012Ωcmにあってもよい。電圧がこの接触帯電部材に印加される場合、DC電圧またはAC電圧のいずれかが印加電圧として使用されてもよい。さらに、DC電圧およびAC電圧の重畳電圧もまた使用されてもよい。
例示の装置において、接触帯電素子の、封鎖SOFなどのSOFを場合によって含む接触帯電部材は、ローラの形状であってもよい。しかし、そのような接触帯電部材はまた、ブレード、ベルト、ブラシなどの形状であってもよい。
実施形態において、半導体レーザ、LED(発光ダイオード)または液晶シャッタなどの光源を用いて、望まれる画像に応じた露光を電子写真式感光体の表面に実施することができる光学素子が露光素子として使用されてもよい。
実施形態において、一成分系、二成分系などの通常または反転現像薬を使用する公知の現像素子が、現像素子として実施形態において使用されてもよい。本開示の実施形態において使用されてもよい画像形成材料(例えばトナー、インクなど、液体または固体)について、特別の制約はない。
ベルト、ローラ、膜、ゴムブレードなどを使用する接触型転写帯電素子、またはスコロトロン転写帯電器、またはコロナ放電を利用するスコロトロン転写帯電器が、様々な実施形態において転写素子として用いられてもよい。実施形態において、帯電ユニットは、「ポストニップ絶縁破壊により荷電均一性を改善する電極埋込型バイアスド荷電ローラ」と題する米国特許第7,177,572号明細書に記載されているバイアスをかけた電荷ロールなどのバイアスをかけた電荷ロールであってもよい。
さらに、実施形態において、浄化素子は、転写工程後、電子写真式感光体の表面に接着したトナーまたはインク(液体または固体)などの残存する画像形成材料を除去するための素子であってもよく、上記の画像形成プロセスに繰り返しさらされた電子写真式感光体は、それによって浄化されてもよい。実施形態において、浄化素子は、浄化ブレード、浄化ブラシ、浄化ロールなどであってもよい。浄化ブレード用の材料は、SOF、またはウレタンゴム、ネオプレンゴムおよびシリコーンゴムを含む。
例示の画像形成素子において、帯電、露光、現像、転写および浄化のそれぞれの工程は、電子写真式感光体のローテーション工程の順番で行われ、それによって繰り返し画像形成を実施する。電子写真式感光体には、SOFおよび所望のSOFを含む感光層を含む指定された層が設けられてもよく、それにより優れた放出ガス耐性、機械的強度、引掻耐性、粒子分散性などを有する感光体が提供されてもよい。したがって、接触帯電素子または浄化ブレードと共に、またはさらに化学重合によって得られた球形トナーと共に感光体が使用される実施形態においてさえ、良好な画質を、霧化などの画像欠陥の出現なしで得ることができる。すなわち、本発明の実施形態で、長い期間の間、良好な画質を安定して提供することができる、画像形成装置を提供することが実現される。
SOFおよび封鎖SOFを製造するために使用される幾つかのプロセスの例が本明細書において述べられ、利用されてもよい種々の組成物、条件、技法の例証となる。この行為と関連した名目上の作業が、各実施例内に特定される。例えば温度、時間、塗工方法などの動作パラメータに伴う作業の順序および数は、以下の実施例によって限定されない。特に断らなければ、すべての比率は重量による。用語「rt」は、例えば、約20℃〜約25℃の範囲の温度を指す。機械的な測定は、当業界の標準方法を使用しTA Instruments DMA Q800動的機械分析計で測定した。示差走査熱量測定は、当業界の標準方法を使用しTA Instruments DSC 2910示差走査熱量計で測定した。熱重量分析は、当業界の標準方法を使用しTA Instruments TGA 2950熱重量分析計で測定した。FT−IRスペクトルは、当業界の標準方法を使用しNicolet Magna 550分光計で測定した。<1ミクロンの膜厚測定は、Dektak 6m表面プロファィラで測定した。表面エネルギーは、当業界の標準方法を使用しFibro DAT 1100(スウェーデン)接触角機器で測定した。他に述べなければ、以下の実施例中で生成したSOFは、ピンホールのないSOFまたは実質的にピンホールのないSOFのいずれかであった。
Mylar上に塗工したSOFは、室温の水浴中での浸漬によって離層した。10分間の浸漬後、SOFは、通常、Mylar基材から分離した。このプロセスは、ガラス、雲母、塩などの高い表面エネルギー(極性)を有すると知られる基材に塗工されたSOFについて最も効率的である。
以下の実施例を見ると、本開示の方法によって調製される組成物が、多くの型の成分を用いて実施されてもよく、本開示による、および以下に指摘される種々の使用を有していてもよいのは明らかであろう。
SOF封鎖形成単位はまた、セグメントの微視的な配置がパターン化されたSOFに付加されてもよい。用語「パターン化」は、例えば、セグメントが一緒に連結された配列を指す。
パターン化膜は、SOF中の連結基の好結果の形成を評価することができる分光学的技法を使用して検出することができる。そのような分光法は、例えばフーリエ変換赤外分光法、ラマン分光法および固体核磁気共鳴法を含む。試料からの分光学的技法によってデータを得ると、構成要素の官能基からの信号の欠如、および連結基からの信号の出現は、構成要素間の反応およびSOFの付随するパターン化および形成を示す。
パターン化の種々の程度も体現される。SOFの完全なパターン化は、構成要素官能基からの分光学的信号の完全な欠如によって検出される。式中、パターン化のドメインがSOF内に存在するパターン化の程度が低いSOFもまた体現される。パターン化のドメインを有するSOFは、分光計で測定されたとき、パターン化ドメインの周辺で未改質のままである構成要素官能基から信号を生成する。
非常に低い程度のパターン化が、構成要素間の非効率的な反応および膜を形成する無能力と関係していることは理解される。したがって、本開示のプロセス実施の成功には、SOF内の構成要素間のかなりのパターン化を必要とする。SOFを形成するのに必要なパターン化の程度は様々であり、選ばれる封鎖形成単位、構成要素および所望の連結基に依存し得る。必要とされるパターン化の最小限の程度は、本明細書において記載されるプロセスを使用する膜を形成するのに必要とされる程度であり、約20%以上の意図する連結基、例えば、約40%以上の意図する連結基、または約50%以上の意図する連結基の形成として定量されてもよい。連結基の形成は、実施形態に前に記載されたように分光計で検出されてもよい。
機械的/化学的特性
実施形態において、幾つかの封鎖SOFは、異なる強靭性を有することが分かった。封鎖形成単位の導入およびSOF中の封鎖形成基濃度の変化によって、SOFの強靭性を高めることができ、または、SOFの強靭性を減ずることができる。
実施形態において、強靭性はSOFの応力‐歪曲線の測定により評価することができる。この試験は、一方は固定し、他方は動く2つのクランプ間にSOFの既知寸法のドッグボーン成形片を取り付けることにより行われる。動くクランプは、既知速度(N/分)で力を印加する応力(力/面積)を膜に引き起こす。この応力は膜を延ばし、応力対歪みを比較するグラフが作られる。破断点(破損したときの応力および歪み)および強靭性(曲線の積分)だけでなくヤング率も(線状部分の勾配)を求めることができる。これらのデータは、膜の機械的性質に対する知見を提供する。実施形態のために、SOF間の機械的性質(強靭性)の違いは各々の破断点によって示される。
実施形態において、封鎖SOF膜の破断点(対応する封鎖されていないSOF組成物に関して)は、約1%〜約85%、例えば約5%〜約25%減じることができる。
実施形態において、封鎖SOF膜(対応する封鎖されていないSOF組成物に関して)の破断点は、約1%〜約400%、約20%〜約200%または約50%〜約100%によって高めることができる。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体は、フッ素化SOFを含む最外層を含み、ここでフッ素化構成要素の反応から得られても得られなくてもよい正孔輸送特性を有する第1のセグメントは、フッ素含有分子構成要素の反応から得られた第2のセグメントなどのフッ素化された第2のセグメントに連結されてもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体中に含まれるフッ素化SOFのフッ素含有率は、SOFの全体にわたって均質に分布してもよい。本開示の画像形成部材および/または感光体中に含まれるSOFのフッ素含有率の均質な分布は、SOF形成プロセスによって制御されてもよく、したがって、フッ素含有率もまた分子レベルでパターン化されてもよい。
実施形態において、画像形成部材および/または感光体の最外層は、セグメントの微視的配列がパターン化されたSOFを含む。用語「パターン化」は、例えば、セグメントが一緒に連結された配列を指す。したがって、パターン化されたフッ素化SOFは、例えば、セグメントA(正孔輸送分子機能を有する)がセグメントB(フッ素化セグメントである)のみに接続され、反対に、セグメントBはセグメントAのみに接続された組成物として具現する。
実施形態において、画像形成部材および/または感光体の最外層は、ただ1つのセグメントを有するSOFを含み、例えばセグメントA(例えば正孔輸送分子機能を有しかつフッ素化されている)が用いられ、AがAのみと反応するように意図されるのでパターン化される。
原則として、パターン化SOFは任意の数のセグメント型を使用して達成されてもよい。セグメントのパターン化は、その官能基反応性が相手の分子構成要素を補足するように意図され、分子構成要素のそれ自体と反応する可能性が極小化された分子構成要素の使用により制御されてもよい。セグメントパターン化への前述の戦略は非限定的である。
実施形態において、画像形成部材および/または感光体の最外層は、異なる程度のパターン化を有するパターン化されたフッ素化SOFを含む。例えば、パターン化されたフッ素化SOFは、構成要素官能基からの分光学的信号の完全な欠如によって検出されてもよい完全なパターン化を示してもよい。他の実施形態において、パターン化されたフッ素化SOFは、パターン化のドメインがSOF内に存在するパターン化の程度が低い。
非常に低い程度のパターン化が、構成要素間の非効率的な反応および膜を形成する無能力と関係していることは理解される。したがって、本開示のプロセス実施の成功には、SOF内の構成要素間のかなりのパターン化を必要とする。画像形成部材および/または感光体の外側層に適するパターン化されたフッ素化SOFを形成するのに必要なパターン化の程度は、選ばれる構成要素および所望の連結基に依存し得る。画像形成部材および/または感光体の外側層に適するパターン化されたフッ素化SOFを形成するのに必要とするパターン化の最小限の程度は、約40%以上の意図する連結基または約50%以上の意図する連結基の形成として定量されてもよく;本開示によって具現されるパターン化の公称の程度は、約95%以上の意図する連結基、または約100%の意図する連結基の形成などの、約80%以上の意図する連結基の形成である。連結基の形成は分光器で検出されてもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるフッ素化SOFのフッ素含有率は、様々なパターンを含む不均質な方式でSOFの全体にわたって分布してもよく、例えば所与の幅のフッ素の高濃度と低濃度の交互バンドのパターンを形成するように、フッ素含有率の濃度または密度は特定の領域で低下している。そのようなパターン化は、同一の一般的な親分子の構成要素構造を共有するが、構成要素のフッ素化の程度(すなわちフッ素と置き換えた水素原子の数)が異なる分子の構成要素の混合物の利用により遂行されてもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるSOFは、含湿層の乾燥SOFへの変化の促進後に結果として得られたSOFにおいて線形または非線形の濃度勾配が得られるように、例えば、高フッ素化分子またはペルフルオロ分子構成要素の、形成された含湿層の最上部への適用によってフッ素含有率の不均質な分布を有してもよく、その結果、SOFの所与の側に高フッ素化セグメントまたは全フッ素化セグメントのより高い部分をもたらし、それによって、SOFの厚さ内に不均質な分布の高フッ素化または全フッ素化セグメントを形成することができる。そのような実施形態において、高フッ素化セグメントまたは全フッ素化セグメントの大半は乾燥SOFの上側半分(基材の裏側である)で終了してもよく、または、高フッ素化セグメントまたは全フッ素化セグメントの大半は、乾燥SOFの下側半分(基材に隣接する)で終了してもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるSOFは、堆積した含湿層の上面に付加されてもよいフッ素化されていない分子の構成要素(正孔輸送分子機能があってもなくてもよい)を含んでもよく、含湿膜中の変化の促進で乾燥SOF中にフッ素化されていないセグメントの不均質分布を有するSOFをもたらす。そのような実施形態において、フッ素化されていないセグメントの大半は、乾燥SOFの上側半分(基材の裏側である)で終了してもよく、または、フッ素化されていないセグメントの大半は乾燥SOFの下側半分(基材に隣接する)で終了してもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるSOF中のフッ素含有率は、フッ素化構成要素または所与の分子構成要素のフッ素化の程度を変化させることによって容易に変えることができる。例えば、本開示のフッ素化SOF組成物は疎水性であってもよく、また、特定のセグメントおよび/または第2の成分の選択によって電荷輸送特性を増強するために仕立てられてもよい。
実施形態において、フッ素化SOFは、1つまたは複数の分子構成要素の反応によって製造されてもよく、ここで少なくとも1つの分子構成要素はフッ素を含有し、分子構成要素の少なくとも1つは電荷輸送分子機能を有する(または反応時に正孔輸送分子機能を有するセグメントをもたらす)。例えば、同一または異なるフッ素含有率および正孔輸送分子機能を有する少なくとも1つまたは2以上の分子構成要素の反応が、フッ素化SOFを製造するために企てられてもよい。特定の実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層として使用されてもよい、反応混合物中の分子構成要素はすべて、フッ素を含んでもよい。実施形態において、塩素などの異なるハロゲンが、場合によって分子構成要素中に含まれてもよい。
フッ素化分子構成要素は、1つまたは複数の炭素またはケイ素原子のコアを含有する構成要素;アルコキシコア含有構成要素;窒素またはリン原子コア含有構成要素;アリールコア含有構成要素;カルボナートコア含有構成要素;炭素環式、炭素二環式または炭素三環式コア含有構成要素;およびオリゴチオフェンコア含有構成要素に由来してもよい。そのようなフッ素化分子構成要素は、1つまたは複数の水素原子をフッ素原子と置き換えるか交換することにより由来してもよい。実施形態において、1つまたは複数の上記分子構成要素は、すべての炭素結合水素原子がフッ素によって置き換えられてもよい。実施形態において、1つまたは複数の上記分子構成要素は、1つまたは複数の水素原子が、塩素などの異なるハロゲンによって置き換えられてもよい。フッ素に加えて、本開示のSOFは、塩素などの他のハロゲンを含んでもよい。
実施形態において、1つまたは複数のフッ素化分子の構成要素はそれぞれ、SOFの100重量部に対して約5〜約100重量%、例えば少なくとも約50重量%、または少なくとも約75重量%のパーセンテージで本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるフッ素化SOF中に別々にまたは全体に存在してもよい。
実施形態において、フッ素化SOFは、H原子の約20%超がフッ素原子と置き換えられ、例えば、H原子の約50%超、約75%超、約80%超、約90%超、約95%超または約100%がフッ素原子と置き換えられていてもよい。
実施形態において、フッ素化SOFは、C結合H原子の約20%超、約50%超、約75%超、約80%超、約90%超、約95%超または約100%がフッ素原子と置き換えられていてもよい。
実施形態において、相当の水素含有率もまた、本開示のSOF中に、例えば炭素結合水素として存在してもよい。実施形態において、C結合水素およびC結合フッ素原子の合計に関して、水素原子のパーセンテージを何らかの所望量に仕立ててもよい。例えば、C結合水素とC結合フッ素との比は約10未満であってもよく、例えばC結合水素とC結合フッ素との比は約5未満、またはC結合水素とC結合フッ素との比は約1未満、またはC結合水素とC結合フッ素との比は約0.1未満、またはC結合水素とC結合フッ素との比は約0.01未満であってもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるフッ素化SOFのフッ素含有率は、約5重量%〜約75重量%、例えば約5重量%〜約65重量%、または約10重量%〜約50重量%であってもよい。実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるフッ素化SOFのフッ素含有率は、約5重量%以上、例えば約10重量%以上、または約15重量%以上であり、フッ素含有率の上限は、約75重量%または約60重量%である。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層は、SOF中のセグメントの任意の所望量がフッ素化されていてもよい前記SOFを含んでもよい。例えば、フッ素含有セグメントのパーセントは、約10重量%を超え、例えば約30重量%を超え、または50重量%を超え;フッ素含有セグメントの上限パーセントは、100重量%、例えば約90重量%未満、または約70重量%未満であってもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層は、最外層のSOF中にSOFの約80重量%を超える、例えばSOFの約85〜約99.5重量パーセント、またはSOFの約90〜約99.5重量パーセントの量の第1のフッ素化セグメントおよび第2の電気活性セグメントを含んでもよい。
実施形態において、本開示の画像形成部材および/または感光体の最外層に含まれるフッ素化SOFは、「溶媒耐性」SOF、パターン化SOF、封鎖SOF、複合SOFおよび/または周期的SOFであってもよく、これらは、特に別記しない限り、総体として、以降、通常は「SOF」と呼ばれる。
用語「溶媒耐性」とは、SOFが組み込まれた層の溶媒/応力亀裂または分解に対する感受性を増大させる、(1)SOFおよび/もしくはSOF組成物(例えば複合SOF)にかつて共有結合していた原子および/または分子の浸出、ならびに/または(2)かつてSOFおよび/もしくはSOF組成物(例えば複合SOF)の一部であった分子の相分離の実質的欠如を指す。用語「実質的欠如」とは、例えば、画像形成部材を含むSOF(またはSOF画像形成部材層)を溶媒(例えば、水性流体または有機流体のいずれか)に連続的に約24時間以上(約48時間または約72時間など)の期間曝露または浸した後の浸出されているSOFの原子および/または分子の約0.5%未満、例えば、溶媒に約24時間以上(約48時間または約72時間など)の期間SOFを曝露または浸した後の浸出されているSOFの原子および/または分子の約0.1%未満、または溶媒に約24時間以上(約48時間または約72時間など)の期間SOFを曝露または浸した後の浸出されているSOFの原子および/または分子の約0.01%未満を指す。
用語「有機流体」は、例えば、アルケン、例えば、直鎖または分岐鎖脂肪族炭化水素が約4〜約20の炭素などの約1〜約30の炭素原子を有する、前記直鎖脂肪族炭化水素、分岐鎖脂肪族炭化水素など;芳香族、例えば、トルエン、キシレン(o−、m−、p−キシレンなど)などおよび/またはその混合物;isopar溶媒またはイソパラフィン系炭化水素、例えばISOPAR(商標)系列、例えばISOPAR E、ISOPAR G、ISOPAR H、ISOPAR LおよびISOPAR M(Exxon Corporationによって製造され、これらの炭化水素液体はイソパラフィン系炭化水素留分の狭い部分と考えられる。)の無極性液体、Exxon Corporationから入手可能なn−パラフィンの組成物であるNORPAR(商標)系列の液体、Phillips Petroleum Companyから入手可能なSOLTROL(商標)系列の液体、およびthe Shell Oil Companyから入手可能なSHELLSOL(商標)系列の液体、または約10〜約18の炭素原子を有するイソパラフィン系炭化水素溶媒もしくはその混合物などを含んでもよい有機液体または溶媒を指す。実施形態において、有機流体は、所望の場合、1種または複数の溶媒の混合物、すなわち、溶媒系であってもよい。さらに、所望の場合、より極性の溶媒も使用されてもよい。使用されてもよいより極性の溶媒の例は、ハロゲン化および非ハロゲン化溶媒、例えばテトラヒドロフラン、トリクロロエタンおよびテトラクロロエタン、ジクロロメタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、アセトン、メタノール、エタノール、ベンゼン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、N−メチルアセトアミドなどを含む。溶媒は、1、2、3種以上の異なる溶媒および/または上述の溶媒の他の様々な混合物で構成されていてもよい。
本明細書において包含される様々な例示の実施形態は、画像形成部材上に静電潜像を発生し、潜像を現像し、現像した静電画像を適切な基材に転写することを含む画像形成の方法を含む。
上記の記載は特定の実施形態に言及しているが、多数の改変がその趣旨から離れることなく行うことができることは理解されよう。添付の請求項は、本明細書の実施形態の真の範囲および趣旨内に含まれるような改変をカバーするように意図される。
したがって、今開示された実施形態は、すべての点で例証であり限定的でないと考えられるべきであり、実施形態の範囲は、前述の記載ではなく添付された特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の等価の意味および範囲内に含まれる変更はすべて、本明細書に包含されることを意図する。
本明細書において以下に述べる実施例は、本実施形態を実施するのに使用することができる、種々の組成物および条件の例証となる。特に断らなければ、すべての比率は重量による。しかし、本実施形態は多くの種類の組成物を用いて実施することができ、上記開示に従って、また以下に指摘したように種々の使用を有することができることは明らかであろう。
本実施形態の正孔輸送分子、例えばビス[4−(メトキシメチル)フェニル]フェニルアミンの利点を示すために、次の予測実施例を本実施形態の実現可能性を示すために製作し記載した。
予測実施例1:正孔輸送特性を有する封鎖形成単位を含有するフッ素化構造化有機膜(FSOF)の合成
FSOF溶液を、第1の構成要素1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール;(7.49)、第2の構成要素TME−Ab118;(6.37);抗酸化剤TrisTPM;(0.29g)封鎖形成単位HTM(4−(ジフェニルアミノ)フェニル)メタノール(1.53g)、届けられた酸触媒Nacure XP−357の20重量%溶液0.8g、届けられた平滑剤Silclean 3700の25重量%溶液0.64g、および1−メトキシ−2−プロパノール22.7gの混合により製造する。
混合物を3時間65℃で振盪、加熱し、そうして固体構成体を溶解し、構成要素を一緒に反応させて封鎖形成単位を有する構造化網目を形成する。次いで、結果として得られた混合物を1ミクロンのPTFEメンブレンに通して濾過し、40mmドラム上にツキアゲ(tsukiagi)カップで被覆し対流式オーブン中155℃で40分間乾燥した。得られた硬化FSOFオーバーコート層は〜6ミクロン厚であった。
予測実施例2
FSOF溶液を、第1の構成要素1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール;(7.49)、第2の構成要素TME−Ab118;(6.37);抗酸化剤TrisTPM;(0.29g)封鎖形成単位HTM3−(フェニル(p−トリル)アミノ)フェノール(1.53g)、届けられた酸触媒Nacure XP−357の20重量%溶液0.8g、届けられた平滑剤Silclean 3700の25重量%溶液0.64g、および1−メトキシ−2−プロパノール22.7gの混合により製造する。
混合物を3時間65℃で振盪、加熱し、そうして固体構成体を溶解し、構成要素を一緒に反応させて封鎖形成単位を有する構造化網目を形成する。次いで、結果として得られた混合物を1ミクロンのPTFEメンブレンに通して濾過し、40mmドラム上にツキアゲカップで被覆し対流式オーブン中155℃で40分間乾燥した。得られた硬化FSOFオーバーコート層は〜6ミクロン厚であった。
予測比較例3
FSOF溶液を、第1の構成要素1H,1H,8H,8H−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール;(9.83g)、第2の構成要素TME−Ab118;(9.41g);抗酸化剤2,5−ジ(tert−アミル)ヒドロキノン;(0.19g)、届けられた酸触媒Nacure XP−357の20重量%溶液1.0g、届けられた平滑剤Silclean 3700の25重量%溶液0.8g、および1−メトキシ−2−プロパノール28.6gの混合により製造する。
混合物を3時間65℃で振盪、加熱し、そうして固体構成体を溶解し、構成要素を一緒に反応させて、封鎖形成単位を有する構造化網目を形成する。次いで、結果として得られた混合物を1ミクロンのPTFEメンブレンに通して濾過し、40mmドラム上にツキアゲカップで被覆し対流式オーブン中155℃で40分間乾燥した。得られた硬化FSOFオーバーコート層は〜6ミクロン厚であった。
予測比較例4
オーバーコート層のない実施例1〜3に使用するベース製造の感光体を比較例に使用する。
電気評価
オーバーコート層のない比較例4を、75msのタイミングに設定し680nm露光および消去のUniversal 40mmドラム電気スキャナの実施例1〜3と比較する。全試料の光誘起放電曲線(PIDC)を取り比較する。実施例1および2は、比較例3および4と比較して、改善された光放電を示す。これは、改善された電荷輸送を提供する正孔輸送特性を有する付加された封鎖形成単位によると考えられる。
ゴースト評価
封鎖形成単位のない比較例3を、Xerox Workcentre 7435印刷機に置くことにより実施例1〜2と比較する。印刷試験をストレスの多い環境(A帯域:28℃、85%RH)で行い、既知のゴーストテストパターンを使用して、画像品質(具体的にはゴースト)を評価する。実施例1および2は、比較例3と比較して、改善されたゴーストを示す。これは、改善された電荷輸送を提供する正孔輸送特性を有する付加された封鎖形成単位によると考えられる。

Claims (10)

  1. 画像形成部材であって、
    基材;
    電荷発生層;
    電荷輸送層;および
    任意選択のオーバーコート層を含み、
    ここで、前記画像形成部材の最外層は、共有結合有機骨格(COF)として配置された、複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで、前記SOFは封鎖形成単位を含み、さらにここで、前記封鎖形成単位は正孔輸送分子を含む画像形成部材。
  2. SOFが第1のフッ素化セグメントを含む、請求項1に記載の画像形成部材。
  3. 前記第1のフッ素化セグメントが以下からなる群から選択されるセグメントである、請求項1に記載の画像形成部材。
    Figure 2016161940
  4. 前記正孔輸送分子が、カルバゾール;N−エチルカルバゾール;N−イソプロピルカルバゾール;N−フェニルカルバゾール;テトラフェニルピレン;1−メチルピレン;ペリレン;クリセン;アントラセン;テトラフェン;2−フェニルナフタレン;アゾピレン;1−エチルピレン;アセチルピレン;2,3−ベンゾクリセン;2,4−ベンゾピレン;1,4−ブロモピレン;ポリ(N−ビニルカルバゾール);ポリ(ビニルピレン);ポリ(ビニルテトラフェン);ポリ(ビニルテトラセン);ポリ(ビニルペリレン);アリールアミン;2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン;2,4,5,7−テトラニトロ−フルオレノン;ジニトロアントラセン;ジニトロアクリジン;テトラシアノピレン;ジニトロアントラキノン;ブチルカルボニルフルオレンマロノニトリル;およびその混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の画像形成部材。
  5. 前記正孔輸送分子が、N,N,N’,N’−テトラ−(p−トリル)ビフェニル−4,4’−ジアミン:
    Figure 2016161940
    、およびN4,N4’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)−N4,N4’−ジ−p−トリル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン:
    Figure 2016161940
    からなる群から選択される、請求項1に記載の画像形成部材。
  6. 前記電荷輸送層が前記最外層であり、前記電荷輸送層が約10〜約40ミクロンの間である、請求項1に記載の画像形成部材。
  7. 前記電荷発生層および前記電荷輸送層が約10〜約40ミクロン厚の間の厚さを有する単一層に組み合わせられた、請求項1に記載の画像形成部材。
  8. 前記封鎖形成単位が、前記SOFの、傾斜させたまたは生来の特性を高める、請求項1に記載の画像形成部材。
  9. 画像形成部材であって、
    基材;
    電荷発生層;
    電荷輸送層;および
    任意選択のオーバーコート層を含み、
    ここで、前記画像形成部材の最外層は、共有結合有機骨格(COF)として配置された、少なくとも第1のフッ素化セグメントおよび複数のリンカーを含む複数のセグメントを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで、前記SOFは、正孔輸送分子である封鎖形成単位をさらに含み、さらにここで、封鎖形成単位装填率は前記SOFの合計重量の5重量%を超える画像形成部材。
  10. ゼログラフィー装置であって、
    画像形成部材であり、前記画像形成部材の最外層が、共有結合有機骨格(COF)として配置された複数のセグメントおよび複数のリンカーを含む構造化有機膜(SOF)を含み、ここで前記SOFは封鎖形成単位を含み、さらにここで、前記封鎖形成単位は正孔輸送分子を含む画像形成部材と;
    前記画像形成部材に静電荷を与える帯電ユニットと;
    前記画像形成部材に静電潜像を作る露光ユニットと;
    前記画像形成部材に画像を作る画像材料送達ユニットと;
    前記画像形成部材から前記画像を転写する転写ユニットと;
    任意選択の浄化ユニットとを含むゼログラフィー装置。
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